Digitala 3D-modeller av byggnader - Bjerking
Digitala 3D-modeller av byggnader - Bjerking
Digitala 3D-modeller av byggnader - Bjerking
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2010/01-SE<br />
Examensarbete 15 hp<br />
Juli 2010<br />
<strong>Digitala</strong> <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> <strong>av</strong> <strong>byggnader</strong><br />
Användning <strong>av</strong> punktmoln från laserskanning<br />
Joel Kvist<br />
Robert Persson
DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV<br />
BYGGNADER<br />
Användning <strong>av</strong> punktmoln från laserskanning<br />
Joel Kvist och Robert Persson<br />
Institutionen för geovetenskap, Byggteknik, Uppsala universitet<br />
Examensarbete 2010
Tryckortssida<br />
Detta examensarbete är tryckt på Geotryckeriet, Institutionen för<br />
geovetenskaper, Vill<strong>av</strong>ägen 16, 752 36 Uppsala<br />
Copyright©Joel Kvist och Robert Persson<br />
Institutionen för geovetenskaper, Byggnadsteknik, Uppsala universitet<br />
ii
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet<br />
UTH-enheten<br />
Besöksadress:<br />
Ångströmlaboratoriet<br />
Lägerhyddsvägen 1<br />
Hus 4, Plan 0<br />
Postadress:<br />
Box 536<br />
751 21 Uppsala<br />
Telefon:<br />
018 – 471 30 03<br />
Telefax:<br />
018 – 471 30 00<br />
Hemsida:<br />
http://www.teknat.uu.se/student<br />
Abstract<br />
DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
Digital <strong>3D</strong> models of buildings<br />
Joel Kvist och Robert Persson<br />
Terrestrial laser scanning has become a more common method for surveying of<br />
buildings. The scanner emits laser pulses and when a pulse hits a reflective surface<br />
part of it reflects back to the instrument and the distance can be calculated. With this<br />
technique several thousand points can be stored every second. Targets are being<br />
scanned to make it possible to transform all points from different stations to a<br />
common coordinate system. All points form a so called point cloud which can consist<br />
of several millions of points. A point cloud where every point has been given a color<br />
from a camera has a unique capability to visualize the building investigated.<br />
An advantage with laser scanning is the possibility to make detailed surveying of<br />
complex environments really fast. This is paradoxically also a disadvantage because it<br />
is difficult to get useful and relevant information from the point cloud. To make it<br />
possible to use the information, it requires good software that can handle large point<br />
clouds. In most of the design and construction software it is not possible to load large<br />
point clouds without any plug-in.<br />
This study has been made in collaboration with the consulting company <strong>Bjerking</strong> AB in<br />
Uppsala with the purpose to find different ways to make the information from point<br />
clouds useful. In order to make the information workable, without any special<br />
software, simplifications are often needed. The interior of a church was scanned in<br />
this study and the point cloud was used for further study. Software from seven<br />
different companies were analyzed and compared to each other. Some of the<br />
software has been created for a specific purpose while others cover a more wide<br />
range.<br />
To be able to import the models into the common design and construction tools<br />
AutoCAD, Revit or ArchiCAD it has been showed that Google Sketchup is a good<br />
software for simplification of the models before they are being imported. By selecting<br />
Merge coplanar faces when importing a DXF or DWG file into Sketchup that amount<br />
of faces are being reduced without making the model less accurate.<br />
The study resulted in four different ways to create <strong>3D</strong>-models of buildings from point<br />
clouds. In this report the methods are called the section method, modelling with the<br />
point cloud as reference, automatic and manual extraction of surfaces. Every method<br />
has its pros and cons but automatic extraction is the one with the most potential to<br />
make a model really fast. The more accurate the model is the more time consuming it<br />
is to create it and/or the more memory it needs.<br />
Handledare: Susanne Uppströmer<br />
Ämnesgranskare: Ahmadreza Roozbeh<br />
Examinator: Patrice Godonou<br />
ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2010/01-SE<br />
Tryckt <strong>av</strong>: Geotryckeriet, Uppsala
SAMMANFATTNING<br />
Inom mätningsteknik har terrester laserskanning blivit en allt vanligare<br />
metod för inmätning <strong>av</strong> <strong>byggnader</strong>. Skannern skickar ut laserstrålar och när<br />
pulsen träffar en reflekterande yta reflekteras en del <strong>av</strong> pulsen tillbaka mot<br />
instrumentet och <strong>av</strong>ståndet kan beräknas. På detta sätt kan flera tusen<br />
punkter lagras per sekund. Med hjälp <strong>av</strong> målt<strong>av</strong>lor som skannas kan alla<br />
skannade punkter från olika uppställningar transformeras till ett gemensamt<br />
koordinatsystem. Alla skannade punkter bildar vad som kallas ett<br />
punktmoln vilket kan bestå <strong>av</strong> flera miljoner punkter. Ett punktmoln där<br />
varje punkt har tilldelats en färg med hjälp <strong>av</strong> en kamera har en unik<br />
förmåga att visualisera <strong>byggnader</strong>. En fördel med laserskanning är att en<br />
detaljerad inmätning <strong>av</strong> komplexa miljöer kan mätas in väldigt snabbt.<br />
Paradoxalt nog är idag datamängden det stora problemet med laserskanning<br />
eftersom svårigheten ligger i att extrahera användbar och relevant<br />
information ur punktmolnet. För att kunna använda resultatet från en<br />
skanning krävs bra programvaror som kan hantera stora punktmoln. I<br />
dagens projekteringsverktyg är det sällan möjligt att läsa in stora punktmoln<br />
utan något tilläggsprogram.<br />
Detta examensarbete har genomförts på uppdrag <strong>av</strong> <strong>Bjerking</strong> AB i Uppsala<br />
med syfte att undersöka olika sätt att göra informationen från punktmoln<br />
användbar. För att informationen ska kunna användas utan specialiserade<br />
programvaror krävs att förenklingar görs. Att skapa <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> som består<br />
<strong>av</strong> ytor som antingen extraherats ur punktmolnet eller skapats med<br />
punktmolnet som underlag är sätt att förenkla och göra informationen<br />
tillgänglig. I studien har en kyrka skannats invändigt och det resulterande<br />
punktmolnet har använts i den fortsatta studien. Programvaror från sju olika<br />
tillverkare har undersökts och jämförts med varandra. Några <strong>av</strong><br />
programvarorna har skapats för specifika ändamål medan andra är tänkta<br />
för bredare användningsområden.<br />
För att importera <strong>modeller</strong>na i de vanligt förekommande<br />
projekteringsverktygen AutoCAD, Revit eller ArchiCAD har det visat sig att<br />
Google Sketchup är ett bra program för att förenkla <strong>modeller</strong> innan de<br />
importeras. Genom att i Sketchup importera en modell (i DXF- eller DWGformat)<br />
och använda en funktion som sammanfogar angränsande ytor i<br />
samma plan minimeras antalet ytor utan att göra <strong>av</strong>kall på noggrannheten.<br />
Studien resulterade i fyra olika metoder att skapa <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> <strong>av</strong> <strong>byggnader</strong><br />
ur punktmoln. I arbetet har metoderna kallats för sektionsmetoden,<br />
<strong>modeller</strong>ing direkt över punktmolnet, automatisk och manuell extrahering<br />
v
<strong>av</strong> ytor. Varje metod har sina styrkor och svagheter men automatisk<br />
extrahering är den metod som har potential att snabbast generera en modell<br />
ur punktmolnet. I regel gäller att ju noggrannare modellen är desto längre tid<br />
har det tagit att skapa den och/eller desto mer minneskrävande är den.<br />
NYCKELORD:<br />
Digital <strong>3D</strong>-modell<br />
vi<br />
Terrester Lasersskanning<br />
Mjukvara<br />
Punktmoln<br />
CAD
FÖRORD<br />
Detta examensarbete på 15 högskolepoäng har utförts på C-nivå och ingår<br />
som en del <strong>av</strong> Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik. Kontakten med<br />
<strong>Bjerking</strong> togs i ett tidigt skede eftersom J. Kvist gjort praktik på företaget.<br />
Tillsammans med Susanne Uppströmer och Erik Lundgren på <strong>av</strong>delningen<br />
Mät och GIS diskuterades olika förslag på vad arbetet skulle kunna<br />
innehålla. Från början var det tänkt att vara en jämförelse mellan terrester<br />
laserskanning och mätning med totalstation. Efter en ganska kort tid<br />
upptäcktes att denna jämförelse redan gjorts i tidigare examensarbeten på<br />
högskolorna i Gävle och Karlstad. Därför beslöts att istället koncentrera sig<br />
på resultatet från laserskanning. Syftet med arbetet är att undersöka olika<br />
sätt att skapa digitala <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> <strong>av</strong> <strong>byggnader</strong> med punktmoln från<br />
terrester laserskanning som underlag.<br />
I arbetet förekommer en del begrepp och förkortningar som kan vara<br />
obekanta för vissa. Det är därför rekommenderat att läsa igenom förklaringar<br />
<strong>av</strong> begrepp och förkortningar i Bilaga 7. Rapporten riktar sig till personerna<br />
som är väl insatta inom området CAD-projektering. För studenter och lärare<br />
inom byggmätning och <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong>ing kan rapporten vara <strong>av</strong> stort intresse.<br />
Vi vill särskilt tacka vår handledare Susanne Uppströmer och Erik Lundgren<br />
på <strong>Bjerking</strong> som varit till mycket stor hjälp under hela arbetets gång. Ett<br />
särkilt tack vill vi även tillägna vår ämnesgranskare Ahmadreza Roozbeh<br />
och Kennet Axelsson för språkgranskning.<br />
Vi vill även tacka:<br />
Björn Alsmark - <strong>Bjerking</strong> AB<br />
Tim Lowery och Kevin Williams - ClearEdge<strong>3D</strong><br />
Rickard Evertsson – Leica Geosystems<br />
Hans Andersson – Trimble Nordic<br />
Katrin Faltz – Kubit<br />
Esbjörn Nordesjö- Mättjänst AB<br />
Mattias Jansson - Sweco<br />
Ante Erixon – WSP<br />
Uppsala i juni 2010<br />
Joel Kvist och Robert Persson<br />
vii
viii
INNEHÅLLSFÖRTECKNING<br />
ABSTRACT ............................................................................................................. iii<br />
SAMMANFATTNING............................................................................................ v<br />
FÖRORD ................................................................................................................. vii<br />
INNEHÅLLSFÖRTECKNING ............................................................................. ix<br />
1 INTRODUKTION ........................................................................................... 1<br />
1.1 Allmänt om geodesi och inmätning ............................................................ 1<br />
1.1.1 Totalstation ........................................................................................... 1<br />
1.1.2 GNSS ..................................................................................................... 1<br />
1.1.3 Fotogrammetri ..................................................................................... 2<br />
1.1.4 Laserskanning ...................................................................................... 3<br />
1.2 Laserskanning på <strong>Bjerking</strong> i Uppsala .......................................................... 6<br />
1.3 Leica Scanstation 2 ......................................................................................... 6<br />
1.4 Problem ............................................................................................................ 7<br />
1.5 Syfte .................................................................................................................. 8<br />
1.6 Mål .................................................................................................................... 8<br />
1.7 Begränsningar i arbetet ................................................................................. 9<br />
2 PROGRAMVAROR ...................................................................................... 11<br />
2.1 Leica Geosystems Cyclone 7.0 och CloudWorx 4.1 ................................. 11<br />
2.2 Trimble RealWorks 6.5 ................................................................................ 12<br />
2.3 Pointools ........................................................................................................ 13<br />
2.4 Virtualgeo Cloudcube 2010......................................................................... 14<br />
2.5 Kubit Point Cloud Pro 5.0 ........................................................................... 14<br />
2.6 ClearEdge<strong>3D</strong> Edgewise 1.2 ......................................................................... 15<br />
2.7 Technodigit <strong>3D</strong>Reshaper 5.3 ....................................................................... 15<br />
2.8 Google Sketchup 7.1..................................................................................... 15<br />
2.9 BIM-verktyg .................................................................................................. 15<br />
3 FALLSTUDIE .................................................................................................. 17<br />
3.1 Om objektet i fallstudien ............................................................................. 17<br />
3.2 Inmätning ...................................................................................................... 18<br />
3.3 Registrering och georeferering ................................................................... 19<br />
3.4 Bearbetning <strong>av</strong> mätdata .............................................................................. 20<br />
ix
3.5 Redovisning och <strong>modeller</strong>ing ..................................................................... 20<br />
3.6 Modeller i fallstudie ..................................................................................... 21<br />
4 RESULTAT ...................................................................................................... 23<br />
4.1 Inmätning <strong>av</strong> kyrka ...................................................................................... 23<br />
4.2 Punktmolnets noggrannhet ........................................................................ 23<br />
4.3 Programvaror för <strong>modeller</strong>ing och visualisering .................................... 23<br />
x<br />
4.3.1 Funktioner vid jämförelse <strong>av</strong> programvaror ................................. 26<br />
4.3.2 Leica Geosystems Cyclone och CloudWorx .................................. 27<br />
4.3.3 Trimble RealWorks ........................................................................... 28<br />
4.3.4 Pointools View, Edit och Model ...................................................... 29<br />
4.3.5 VirtualGeo CloudCube ..................................................................... 30<br />
4.3.6 Kubit Point Cloud Pro ...................................................................... 31<br />
4.3.7 ClearEdge <strong>3D</strong> Edgewise ................................................................... 31<br />
4.3.8 Technodigit <strong>3D</strong>Reshaper .................................................................. 32<br />
4.4 Olika sätt att skapa <strong>modeller</strong> ...................................................................... 32<br />
4.4.1 Automatisk extrahering <strong>av</strong> ytor ...................................................... 32<br />
4.4.2 Manuell extrahering <strong>av</strong> ytor ............................................................ 33<br />
4.4.3 Sektionsmetoden ............................................................................... 34<br />
4.4.4 Modellering direkt över punkmolnet ............................................. 35<br />
4.5 Användning <strong>av</strong> <strong>modeller</strong> ............................................................................ 35<br />
4.5.1 Google Sketchup ................................................................................ 35<br />
4.5.2 Autodesk AutoCAD.......................................................................... 36<br />
4.5.3 Autodesk Revit Architecture ........................................................... 36<br />
4.5.4 Graphisoft ArchiCAD ....................................................................... 37<br />
4.6 Gratisprogramvaror för punktmoln .......................................................... 37<br />
4.6.1 Pointools View Free .......................................................................... 37<br />
4.6.2 Leica TrueView .................................................................................. 38<br />
4.6.3 Trimble RealWorks Viewer .............................................................. 38<br />
5 ANALYS ........................................................................................................... 39<br />
5.1 Laserskanning och punktmoln ................................................................... 39<br />
5.1.1 Kompabilitet med skannerdata ....................................................... 39
5.1.2 Hantering <strong>av</strong> punktmoln ................................................................. 40<br />
5.2 Modellering <strong>av</strong> punktmoln ......................................................................... 40<br />
5.2.1 Generera ytor ..................................................................................... 41<br />
5.2.2 Skapa sektionslinjer .......................................................................... 42<br />
5.2.3 Användarvänlighet ........................................................................... 43<br />
5.2.4 Modelleringsmetoder ....................................................................... 44<br />
5.3 Jämförelse <strong>av</strong> skapade <strong>modeller</strong> ................................................................ 44<br />
5.3.1 Manuell extrahering <strong>av</strong> ytor ............................................................ 45<br />
5.3.2 Automatisk extrahering <strong>av</strong> ytor ...................................................... 46<br />
5.3.3 Modellering direkt över punktmoln och sektionsmetoden ........ 47<br />
5.4 Publicering och visualisering ..................................................................... 47<br />
5.5 Kostnad och tid ............................................................................................. 48<br />
5.6 Sammanställning <strong>av</strong> programvarors för- och nackdelar ........................ 49<br />
5.7 Modellernas kompabilitet ........................................................................... 51<br />
5.8 Utvärdering <strong>av</strong> tillvägagångssätt............................................................... 52<br />
5.9 Framtid .......................................................................................................... 52<br />
5.10 Rekommendationer till <strong>Bjerking</strong> ................................................................ 53<br />
6 SLUTSATSER ................................................................................................... 55<br />
7 REFERENSER .................................................................................................. 57<br />
xi
BILAGOR<br />
Bilaga 1 Panoramabilder<br />
Bilaga 2 Uppställningar och målt<strong>av</strong>lor på bottenplan i Torstuna kyrka<br />
Bilaga 3 Uppställningar och målt<strong>av</strong>lor på läktarplan i Torstuna kyrka<br />
Bilaga 4 Planritning<br />
Bilaga 5 Tvärsektion<br />
Bilaga 6 Längdsektion<br />
Bilaga 7 Begrepp och förkortningar<br />
xii
____________________________________________________________________<br />
1 INTRODUKTION<br />
1.1 Allmänt om geodesi och inmätning<br />
Flera <strong>byggnader</strong> och anläggningar saknar relationshandlingar eller<br />
åtminstone tillförlitliga sådana. Relationshandlingar är ritningar som<br />
beskriver mått, storlek och rumsliga förhållanden för det aktuella området<br />
eller byggnaden. När objekt mäts in georefereras oftast objekten i ett<br />
referenssystem som beskriver punkters läge på jordytan, dvs. dess<br />
koordinater. Ofta används olika referenssystem för bestämning i plan<br />
respektive i höjd. I Sverige är det gällande referenssystemet i plan SweRef 99<br />
och i höjd RH2000.<br />
Kända koordinater kan erhållas från stompunkter, dvs. punkter som ingår i<br />
stomnätet som förvaltas <strong>av</strong> kommuner och Lantmäteriet. Punkter med kända<br />
koordinater kan även erhållas med hjälp <strong>av</strong> GNSS, se <strong>av</strong>snitt 1.1.2.<br />
För att göra en relationshandling krävs att objekt mäts in. Inmätningar kan<br />
göras med olika metoder och instrument. De vanligaste metoderna är<br />
mätning med totalstation, GNSS, fotogrammetri och laserskanning.<br />
1.1.1 Totalstation<br />
En totalstation mäter vinklar och <strong>av</strong>stånd med millimeternoggrannhet<br />
(Persson, 2008). Instrumentet etableras genom mätningar mot punkter med<br />
kända koordinater. I moderna instrument finns funktioner som gör det<br />
möjligt att mäta reflektorlöst. Det betyder att användaren endast behöver<br />
sikta mot en punkt för att kunna mäta den. Moderna totalstationerna kallas<br />
ofta för enmansstationer eftersom de har en "autolock"-funktion som gör att<br />
de automatiskt följer ett prisma som vanligen är monterad på en stång.<br />
Punkter kan således mätas in på två olika sätt, antingen med reflektorlös<br />
mätning eller också mätning mot prisma. Leica, Trimble, Topcon och Sokkia<br />
är stora tillverkare <strong>av</strong> totalstationer och GNSS-mottagare.<br />
1.1.2 GNSS<br />
En GNSS-mottagare bestämmer positioner med hjälp <strong>av</strong> satelliter. Ofta<br />
används GPS som synonym för satellitpositioneringssystem, men GNSS<br />
(Global N<strong>av</strong>igation Satellite Systems) är den generella termen. Idag finns det tre<br />
olika GNS-System i funktion. Det amerikanska GPS (Global Positioning<br />
System) och det ryska GLONASS (Globalnaja N<strong>av</strong>igatsionnaja Sputnikovaja<br />
Sistema) har båda utvecklats <strong>av</strong> respektive lands försvar, dock tillhörde<br />
Ryssland Sovjetunionen då GLONASS utvecklades.<br />
1
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
GPS och GLONASS har ett system bestående <strong>av</strong> 30 respektive 17 satelliter<br />
(Lantmäteriet, 2010). Det europeiska Galileo är det första civila systemet och<br />
ska bestå <strong>av</strong> 30 satelliter när det är fullt uppbyggt (Nationalencyklopedin,<br />
2010). Galileo har på försök varit i funktion i fyra år och i dagsläget finns det<br />
två satelliter i omlopp (Lantmäteriet, 2010). År 2013 beräknas systemet vara<br />
klart och ska då komplettera GPS och GLONASS så att bäst resultat uppnås<br />
när systemen används tillsammans (Lantmäteriet, 2010).<br />
Satelliterna har atomur som mycket exakt mäter tiden det tar för de utsända<br />
signalerna att nå mottagaren. Eftersom tiden och ljusets hastighet är kända<br />
parametrar kan <strong>av</strong>ståndet mellan satelliten och mottagaren beräknas.<br />
Satelliternas positioner är hela tiden kända och genom att mottagaren får<br />
kontakt med minst 4 olika satelliter kan mottagarens exakta position<br />
bestämmas.<br />
Då mätningar ska utföras över stora områden och det inte är alltför höga<br />
kr<strong>av</strong> på noggranheten är GNSS ett mycket bra alternativ.<br />
Mätning med GNSS kan ge en noggrannhet på ca. 10 mm i plan och ca. 15<br />
mm i höjd (Odolinski, 2009). En sådan hög noggrannhet kräver dock rätt<br />
metod, utrustning och förhållanden. GNSS-mätning är till stor hjälp när en<br />
mätning ska utföras där det är få eller inga stompunkter i närheten.<br />
1.1.3 Fotogrammetri<br />
Fotogrammetri har på senare år fått ett uppsving på grund <strong>av</strong> sjunkande<br />
priser och ökande prestanda på digitala kameror. Precisionen i<br />
fotogrammetri <strong>av</strong>görs till stor del <strong>av</strong> upplösningen på bilderna. Tekniken<br />
bygger på triangulering som utförs med stereoskopiska bilder där<br />
gemensamma punkter märks ut. Det finns även system som automatiskt<br />
hittar gemensamma punkter när speciella målt<strong>av</strong>lor placeras ut i scenen som<br />
ska mätas in (Photo<strong>modeller</strong>, 2010). Fotogrammetri har använts mycket för<br />
topografiska kartor men används även inom arkitektur, kriminologi, geologi<br />
och arkeologi. En del mjukvaror ger idag möjligheten att skapa punktmoln 1<br />
utifrån stereoskopiska bilder, så kallad "Dense Surface Model" (DSM). Detta<br />
kan åstadkommas genom att mjukvaran automatiskt känner igen<br />
gemensamma punkter i bilderna (Photo<strong>modeller</strong>, 2010). För att<br />
gemensamma punkter automatiskt ska kunna hittas krävs det att objektet<br />
som mäts in har en struktur som ger kontrastskillnader i bilderna, alternativt<br />
att skiftande ljus projiceras över ytan. Alla kameror och objektiv kan<br />
användas men det krävs att utrustningen är kalibrerad för att få hög<br />
precision. Kalibreringen sker i mjukvaran och styrs <strong>av</strong> ett antal parametrar<br />
som korrigerar bilden. Med ett kalibrerat system och rätt utrustning kan i<br />
2
Kap. 1 Introduktion<br />
____________________________________________________________________<br />
teorin samma precision som vid laserskanning uppnås. Fotogrammetri och<br />
laserskanning är alltså två olika tekniker som kan ge liknande resultat men<br />
det finns såklart för- och nackdelar med båda teknikerna. Fotogrammetrins<br />
stora fördelar är priset på utrustningen och den korta tiden i fält. En nackdel<br />
är tiden för bearbetning som krävs för att skapa användbar information.<br />
1.1.4 Laserskanning<br />
Det finns flera benämningar för markburen laserskanning. I detta arbete<br />
används terrester 2 laserskanning (TLS) som är det till synes mest<br />
förekommande begreppet. Andra uttryck är bl.a. <strong>3D</strong>-laserskanning och HDS<br />
(High Definition Scanning).<br />
TLS är en relativt ny teknik som har sitt ursprung i en mer <strong>av</strong>ancerad teknik<br />
med flygburen skanning (LIDAR). Denna teknik utvecklades först för att<br />
kunna penetrera vattenytan och kartlägga hamnar och fjordar. Från detta<br />
utvecklades senare vanlig flygburen laserskanning där den<br />
vattenpenetrerande förmågan togs bort. Ytterligare några år senare<br />
utvecklades TLS där en del komponenter som GPS-system och gyro togs bort<br />
och ersattes <strong>av</strong> en del nya komponenter som t.ex. dubbelaxlig kompensator<br />
som vissa skannrar är utrustade med (Reshetyuk, 2009). Idag är vanliga<br />
datorers kapacitet så pass bra att de kan hantera de stora datamängder som<br />
en laserskanner genererar.<br />
Vid laserskanning skapas ett punktmoln bestående <strong>av</strong> något tusental upp till<br />
flera hundra miljoner punkter beroende på skannerns upplösning. Fördelen<br />
med laserskanning är att en detaljerad inmätning <strong>av</strong> komplexa miljöer kan<br />
mätas in väldigt snabbt. Paradoxalt nog är datamängden det stora problemet<br />
med laserskanning idag, eftersom svårigheten ligger i att extrahera<br />
användbar och relevant information ur punktmolnet.<br />
En fördel med laserskanning är möjligheten att utföra mätningar i efterhand i<br />
datorn. Detta kan vara en fördel vid komplexa inmätningar där omfattningen<br />
<strong>av</strong> inmätningen ej är bestämd i förväg. Vidare ger den detaljnivå som<br />
laserskanning innebär ett stort mervärde i många situationer.<br />
Tillämpningar och användningsområden<br />
Tillämpningarna <strong>av</strong> laserskanning kan delas in i tre huvudkategorier:<br />
Kvalitetskontroll, ”Reverse engineering” (omvänd ingenjörskonst) och<br />
”Rapid manufacturing”. Kvalitetskontroll och ”Reverse engineering” har<br />
tillämpats i nästan 20 år inom industrin men har på senare år även börjat<br />
tillämpas inom bygg- och anläggningsindustrin. ”Rapid manufacturing” är<br />
ett nytt tillämpningsområde som innebär att massproduktion <strong>av</strong> personligt<br />
3
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
anpassade produkter kan ske. Det kan handla om allt från personligt<br />
anpassad skyddsutrustning till medicinska hjälpmedel och specialanpassade<br />
solglasögon. För detta tar man hjälp <strong>av</strong> laserskanning. (Reshetyuk, 2009)<br />
”Reverse enginering” innebär att en datormodell <strong>av</strong> ett objekt återskapas.<br />
Inom industrin kan det handla om att återskapa en konkurrents produkt för<br />
att lära sig <strong>av</strong> denna. Inom bygg- och anläggningssektorn handlar det ofta<br />
om att skapa ett <strong>3D</strong>-underlag <strong>av</strong> befintliga byggnadsverk för att kunna<br />
integrera denna modell med <strong>3D</strong>-projektering 3 <strong>av</strong> till- och ombyggnationer.<br />
Nedan följer några användningsområden för bygg- och anläggningsbranschen:<br />
4<br />
Utföra deformationsmätningar i <strong>byggnader</strong> och anläggningar.<br />
Utföra inmätningar i farliga och svåråtkomliga miljöer.<br />
Skapa underlag för till- och ombyggnationer <strong>av</strong> flera typer <strong>av</strong><br />
byggnadsverk.<br />
Skapa relationshandlingar.<br />
Skapa underlag för drift och underhåll.<br />
Dokumentera kulturellt värdefulla byggnadsverk och övriga<br />
kulturella föremål.<br />
Dokumentera byggnadsverk inför rivning och/eller restaurering.<br />
Skapa terräng<strong>modeller</strong> som underlag för markplanering,<br />
markbyggande samt yt- och volymberäkningar.<br />
Skapa terräng<strong>modeller</strong> <strong>av</strong> arkeologiska utgrävningar.<br />
Visualisera olika miljöer <strong>av</strong> flera olika anledningar.<br />
Tekniken för laserskanning<br />
Den gemensamma tekniken för TLS bygger på att en laserstråle sänds ut från<br />
instrumentet med en känd horisontalvinkel (φ) och känd vertikalvinkel (θ),<br />
se Figur 1.1. När pulsen träffar en reflekterande yta, reflekteras en del <strong>av</strong><br />
pulsen tillbaka mot instrumentet och <strong>av</strong>ståndet (r) kan beräknas genom att<br />
tidsskillnaden från utsänd till mottagen signal registreras. Tekniken är<br />
densamma som vid reflektorlös mätning med totalstation fast med<br />
laserskanning lagras betydligt fler punkter per sekund. Vissa laserskannrar<br />
registrerar även signalstyrkan på den reflekterade lasern och lagrar denna
Kap. 1 Introduktion<br />
____________________________________________________________________<br />
parameter som ett attribut till varje punkt i punktmolnet. Punktmolnet kan<br />
därmed visas med intensitetsfärger i olika programvaror.<br />
En skanners prestanda bestäms till stor del <strong>av</strong> tre huvudsakliga<br />
komponenter. Dessa komponenter är: lasern som begränsar räckvidden,<br />
<strong>av</strong>böjningsenheten som <strong>av</strong>gör vinkelprecision och <strong>av</strong>ståndsmätaren som <strong>av</strong>gör<br />
precisionen på <strong>av</strong>ståndsmätningen. Lasern bidrar delvis till instrumentets<br />
räckvidd eftersom starkare laser ger starkare reflektion och därmed mindre<br />
brus i den uppmätta reflektionen.<br />
Inmätta punkter<br />
(xyz + intensitet)<br />
Stationens<br />
lokala<br />
koordinatsystem<br />
Figur 1.1 Principen för laserskanning (Bild från Reshetyuk, 2009).<br />
För att <strong>av</strong>böja lasern rumsligt används en <strong>av</strong>böjningsenhet som består <strong>av</strong> en<br />
eller två speglar samt en servoenhet. Genom att spegeln eller speglarna<br />
roteras kan <strong>av</strong>böjningsvinkeln ändras. Spegelns vinkelprecision <strong>av</strong>gör<br />
precisionen på varje punkts horisontal- respektive vertikalvinkel.<br />
Avståndsmätaren är en tidsmätare som mäter tiden mellan sänd laserpuls och<br />
mottagen reflektion. För att få en <strong>av</strong>ståndsprecision på 1 mm krävs en<br />
tidsmätare som kan mäta skillnader på ca. 6,7 pikosekunder. (Reshetyuk,<br />
2009)<br />
5
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Registrering<br />
Ofta utförs flera skanningar <strong>av</strong> samma objekt från flera olika uppställningar,<br />
antingen på grund <strong>av</strong> objektets storlek eller också dess form som kräver<br />
skanning från flera håll för att täcka in hela objektet. Vid varje uppställning<br />
skapas ett punktmoln med ett lokalt<br />
koordinatsystem där instrumentet utgör origo.<br />
Processen där ett gemensamt koordinatsystem<br />
skapas kallas registrering. Ett vanligt<br />
tillvägagångssätt som ger hög precision är<br />
registrering med målt<strong>av</strong>lor, se Figur 1.2. När<br />
registrering med målt<strong>av</strong>lor utförs krävs att minst tre<br />
målt<strong>av</strong>lor skannas vid varje uppställning samt att<br />
samtliga <strong>av</strong> dessa tre målt<strong>av</strong>lor skannas från minst<br />
två uppställningar. En alternativ metod är att<br />
manuellt hitta minst tre gemensamma punkter i två<br />
punktmoln som ska registreras. Dessa punkter<br />
kallas naturliga punkter och väljs ofta vid hörn för<br />
att enkelt hitta överensstämmande punkter i flera<br />
lokala punktmoln. Det finns fler alternativ men principen är alltid att hitta<br />
gemensamma punkter. Alla metoder kräver att det finns tre kända punkter i<br />
referenssystemet vid varje uppställning. (Reshetyuk, 2009)<br />
1.2 Laserskanning på <strong>Bjerking</strong> i Uppsala<br />
<strong>Bjerking</strong> har varit verksamma inom området mätningsteknik sedan början <strong>av</strong><br />
1960-talet. De köpte i början <strong>av</strong> år 2009 in en laserskanner för att utöka sina<br />
tjänster och skaffa nya kunder. <strong>Bjerking</strong> ser att tekniken med laserskanning<br />
är på frammarsch och vill vara med i utvecklingen. Den inköpta skannern är<br />
<strong>av</strong> modellen Leica Scanstation 2, se Figur 1.3. Till skannern köptes även en<br />
digital systemkamera in för att, när kunden så önskar, kunna ersätta bilderna<br />
från skannern med bilder <strong>av</strong> högre kvalité. Ett plus är även att kunna<br />
leverera panoramabilder i QuickTime VR-format (QTVR) 4 . När en<br />
laserskanning utförts beror det på önskemål från beställaren vad som<br />
levereras. Efterfrågan på <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> 5 börjar bli allt vanligare och hur<br />
<strong>modeller</strong> skapas beror på önskemål från beställaren. <strong>Bjerking</strong> har licenser till<br />
Leicas programvaror Cyclone med alla moduler samt CloudWorx Pro som<br />
AutoCAD-plug-in.<br />
1.3 Leica Scanstation 2<br />
Scanstation 2 tillverkas <strong>av</strong> Leica Geosystems och är den första inköpta<br />
skannern på <strong>Bjerking</strong>. Skannern måste vara kopplad till en dator vid<br />
skanning som då fungerar både som styrenhet och som datalagringsenhet<br />
6<br />
Figur 1.2 Målt<strong>av</strong>la<br />
under skanning.
Kap. 1 Introduktion<br />
____________________________________________________________________<br />
där inskannade punkter kan ses i realtid. Skannern har enligt tillverkaren en<br />
maximal omedelbar kapacitet på 50 000 inmätta punkter per sekund (Leica<br />
Geosystems 2007). Vid normal användning är antalet inmätta punkter per<br />
sekund betydligt lägre. Skannern har en inbyggd kamera på 1 megapixel<br />
som används till att automatiskt tilldela färginformation till varje inmätt<br />
punkt. Vid skanning <strong>av</strong> instrumentets fulla synfält (360° φ x 270° θ) tas 111<br />
bilder som automatiskt skapar en panoramabild på ca. 64 megapixlar (Leica<br />
Geosystems 2007).<br />
Skannern har en laser som tillhör klass 3R vilken är den högsta klass som<br />
inte kräver särskilda tillstånd för att användas. I praktiken innebär det att<br />
lasern får ha ett maximalt energiinnehåll i det synliga ljuset på 5 mW. Denna<br />
klass kan ge skador på oskyddade ögon men risken att skadas vid en kort<br />
exponering anses enligt strålskyddsmyndigheten som liten.<br />
(Strålskyddsmyndigheten, 2009)<br />
Figur 1.3 Scanstation 2 under skanning.<br />
1.4 Problem<br />
I byggbranschen har det blivit allt vanligare att projektera <strong>byggnader</strong> och<br />
anläggningar i tre dimensioner. <strong>3D</strong>-projektering har visat sig ha stora<br />
fördelar jämfört med att projektera i 2D. Kollisioner upptäcks enklare, det<br />
blir enklare att beräkna mängder och skapa visualiseringar med mera. BIM 6<br />
är ett arbetssätt som blir allt vanligare och en bra <strong>3D</strong>-modell är grunden som<br />
all information kopplas till. Vid renoveringsprojekt eller andra projekt finns<br />
det ofta ett stort behov <strong>av</strong> ett korrekt och informationsrikt underlag.<br />
Laserskanning har skapat nya möjligheter att skapa informationsrika<br />
relationshandlingar men för att kunna utnyttja den fulla potentialen krävs<br />
bra programvara. Att använda ett punktmoln som underlag är mycket<br />
7
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
minneskrävande för datorerna och det är inte särskilt enkelt att urskilja<br />
information (hörn, brytlinjer, objekt etc.).<br />
1.5 Syfte<br />
Detta examensarbetes syfte är att undersöka möjligheter att skapa<br />
användbara <strong>modeller</strong> från punktmoln. För att modellen ska vara användbar<br />
krävs att den kan användas <strong>av</strong> de vanligaste projekteringsverktygen inom<br />
datorstödd byggprojektering. En <strong>3D</strong>-modell med ytor skulle förenkla och<br />
förbättra möjligheten att skapa ett användbart och informationsrikt underlag<br />
för projektering <strong>av</strong> <strong>byggnader</strong>.<br />
Syftet är även att undersöka möjligheter att importera punktmoln direkt som<br />
underlag i de olika projekteringsverktygen. Detta eftersom det kan vara <strong>av</strong><br />
stor vikt för de som önskar använda hela punktmolnet som underlag.<br />
1.6 Mål<br />
För att uppnå syftet har arbetet delats in i ett antal delmål:<br />
8<br />
Göra en invändig inmätning <strong>av</strong> en kyrka genom laserskanning.<br />
Punktmolnets koordinater ska vara bestämda i ett lämpligt<br />
referenssystem.<br />
Jämföra olika programvarors kvalitéer vid skapande <strong>av</strong> <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong><br />
ur punktmoln med hänsyn till funktion, kostnad, användarvänlighet<br />
och kompatibilitet.<br />
Skapa planer och sektioner utifrån punktmolnet.<br />
Använda punkmolnet som referensmaterial och kontrollera dess<br />
brister i användbarhet och kompabilitet med olika <strong>3D</strong>projekteringsverktyg.<br />
Skapa <strong>3D</strong>-modell med olika metoder.<br />
Undersöka programvarornas kvalitéer vid skapandet <strong>av</strong> 2D-<strong>modeller</strong><br />
ur punktmoln.<br />
Undersöka olika möjligheter att presentera ett visuellt tilltalande<br />
resultat från skanningen, t.ex. videorenderingar och högkvalitativa<br />
fotografier vars färger draperar punkterna eller ytorna.
Kap. 1 Introduktion<br />
____________________________________________________________________<br />
1.7 Begränsningar i arbetet<br />
Inmätningen <strong>av</strong> kyrkan begränsades till interiören och endast skanning <strong>av</strong><br />
kyrkorummet. Övriga positioner för t.ex. väggar, som behövs för att skapa<br />
planer och sektioner, mättes in med totalstation.<br />
Arbetet behandlar endast inmätning och <strong>modeller</strong>ing <strong>av</strong> <strong>byggnader</strong>. Det<br />
finns flera olika programvaror som är speciellt utformade för vissa ändamål.<br />
Program för anläggningar och industrier kommer inte behandlas i detta<br />
arbete.<br />
Antalet program för <strong>modeller</strong>ing som undersökts begränsades till ca. ett 10-<br />
tal.<br />
Att jämföra TLS med fotogrammetri och mätning med totalstation har utförts<br />
i tidigare examensarbeten (Guarnieri, 2004) (Persson, 2008) och behandlas<br />
därför inte i detta arbete. Arbetet behandlar inte flygburen laserskanning.<br />
9
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
10
____________________________________________________________________<br />
2 PROGRAMVAROR<br />
Olika programvaror för bearbetning <strong>av</strong> punktmoln har undersökts och<br />
jämförts. Valet <strong>av</strong> programvaror har bestämts genom en<br />
marknadsundersökning. Undersökningen fungerade som en förstudie när de<br />
olika programvarorna valdes för vidare studier. Detta genomfördes genom<br />
att söka information på forum (The Laser Scanning Forum, 2010) samt<br />
genom intervjuer med företag aktiva inom TLS. Programmens förmåga att ur<br />
ett punktmoln kunna skapa en <strong>3D</strong>-modell bestående <strong>av</strong> ytor är en viktig del i<br />
arbetet. <strong>3D</strong>-modellens användbarhet kontrollerades genom att undersöka<br />
möjligheter att använda den i vanliga projekteringsverktyg såsom Revit,<br />
AutoCAD och ArchiCAD.<br />
I marknadsundersökningen <strong>av</strong> programvaror visade det sig att det finns<br />
många programvaror med olika användningsområden, styrkor och<br />
svagheter. Genom intervjuer med olika företag som jobbar med<br />
laserskanning fick vi fram uppgifter om vilka program och arbetsprocesser<br />
som används på marknaden i dag. Med en hyfsad överblick <strong>av</strong><br />
programvarumarknaden kan en grov indelning <strong>av</strong> programmen göras.<br />
Indelningen är Skanning- och registreringsprogram, CAD-plug-in för att<br />
använda punktmoln i CAD-miljö 7 , <strong>modeller</strong>ingsprogram för punktmoln samt<br />
visualisering- och redovisningsprogram. Ur varje kategori <strong>av</strong> programvaror<br />
valdes några representanter ut för närmare studie och jämförelse. Ett kr<strong>av</strong> för<br />
att ett program ska kunna studeras och jämföras är att det finns tillgängliga<br />
licenser. Flera företag tillhandahåller testlicenser som är giltiga i ett visst<br />
antal dagar. Vissa testlicenser har även vissa funktioner låsta, t.ex.<br />
exportering <strong>av</strong> data. De funktioner som jämförs mellan de olika programmen<br />
är funktioner för att skapa ytor, sektionslinjer, visualiseringar samt<br />
importerings- och exporteringsformat. Nedan följer en kort redogörelse för<br />
de program vi valt att undersöka närmare och använda i vårt arbete.<br />
2.1 Leica Geosystems Cyclone 7.0 och CloudWorx 4.1<br />
Cyclone är Leicas egna programvara anpassat för att klara <strong>av</strong> hela<br />
arbetsprocessen kring skanning. Programmet har flera funktioner för<br />
bearbetning <strong>av</strong> punktmoln såsom segmentering, terräng<strong>modeller</strong>ing mm.<br />
Cyclone arbetar med databaser och baseras på några olika moduler som är<br />
anpassade för olika ändamål. En licens med alla moduler kostar ca. 235 000<br />
kronor (34 993 CHF). Endast Model-modulen kostar ca. 117 500 kronor (11<br />
750 CHF) (Evertsson, 2010). I huvudsak är Cyclone anpassat för Leicas egna<br />
skannrar men kan genom modulen Cyclone Importer importera dataformat<br />
11
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
från följande tillverkare: Faro, Riegl, Optech, Z+F (Leica Geosystems, 2010b).<br />
Övriga moduler som tillhör Cyclone är:<br />
Scan - Används för att styra skannern.<br />
Register - Används för registrering <strong>av</strong> punktmoln från olika stationsuppställningar.<br />
Model - Modellering <strong>av</strong> punktmolnet.<br />
Server - Modul som möjliggör nätverksdelning <strong>av</strong> mätdata.<br />
Publisher – Modul för att skapa ”Trueviews” för att publicera resultatet från<br />
en skanning.<br />
Trueview är ett gratis insticksprogram till Internet Explorer och det är ett<br />
program för mätning, visning och märkning i punktmoln. Skanningen<br />
publiceras genom att i Cyclone exportera en vy som innehåller önskade<br />
uppställningar. I vyn som exporteras kan användaren n<strong>av</strong>igera mellan de<br />
olika uppställningarna. Varje uppställning har en Trueview där vyer,<br />
<strong>av</strong>stånd och koordinater kan erhållas. En Trueview är begränsad genom att<br />
användaren endast kan rotera från stationsuppställningen och inte panorera i<br />
molnet.<br />
CloudWorx är ett CAD-plug-in för olika program såsom AutoCAD,<br />
Microstation, AVEVA PDMS och SmartPlant <strong>3D</strong> (Leica Geosystems, 2010a).<br />
Ett Plug-in gör det möjligt att direkt från databasen skapad <strong>av</strong> Cyclone ladda<br />
in punktmoln i en programvara som användaren förhoppningsvis redan är<br />
van att arbeta med. I detta arbete undersöks CloudWorx Pro 4.1 i AutoCAD<br />
Architecture 2010. Detta plug-in finns i två varianter, en standard- och en<br />
pro-version. I pro-versionen finns <strong>modeller</strong>ingsfunktioner och funktioner för<br />
att anpassa sektionslinjer till ett snitt ur punktmolnet. En licens för<br />
CloudWorx Pro kostar ca. 33 000 kronor (4 900 CHF) medan<br />
standardversionen kostar ca. 9 000 kronor (1 393 CHF) (Leica Geosystems,<br />
2010c).<br />
2.2 Trimble RealWorks 6.5<br />
Trimbles motsvarighet till Cyclone är RealWorks. Programmet används för<br />
att skanna med Trimbles laserskannrar. Programmet kan även hantera<br />
mätdata från skannrar <strong>av</strong> märkena Faro, Optech och Riegl. Hanteringen <strong>av</strong><br />
mätdata och funktionerna i programmen är i stort sett lika de som finns i<br />
Cyclone. RealWorks har flera funktioner som är användbara för punkmoln<br />
<strong>av</strong> anläggningar, såsom tunnlar, vägar och broar. Det finns tre moduler i<br />
programmet: Registration, OfficeSurvey och Modeling. Programmet har<br />
12
Kap. 2 Programvaror<br />
____________________________________________________________________<br />
funktioner för att göra triangel<strong>modeller</strong> 8 <strong>modeller</strong>a till ytor och automatiskt<br />
generera sektionslinjer.<br />
RealWorks finns i två varianter, en standarversion och en dyrare med mer<br />
<strong>av</strong>ancerade funktioner, såsom <strong>modeller</strong>ingsverktyg (Trimble, 2010). Den<br />
dyrare versionen med <strong>modeller</strong>ingsmodulen kostar 125 000 kronor för en<br />
licens (Kasholm, 2010). Trimble har inget plug-in-program för att kunna<br />
använda punkmolnet i något projekteringsverktyg såsom AutoCAD. De har<br />
däremot ett gratis visningsprogram liknande Leicas Trueview.<br />
2.3 Pointools<br />
Pointools är en programserie som i huvudsak inriktar sig mot direkt<br />
visualisering <strong>av</strong> punktmoln. Pointools model är dock en AutoCAD-plug-in<br />
som möjliggör inläsning <strong>av</strong> punktmoln i AutoCAD.<br />
View 1.7 (Pro)<br />
View är ett program för visualisering och rendering <strong>av</strong> stillbilder och<br />
animationer i punktmoln. Förutom punktmoln, kan programmet importera<br />
<strong>3D</strong>-objekt i flera olika format. Gratisversionen kan inte exportera punktmoln,<br />
rendera animationer och har begränsningar i antalet mätningar per uppstart<br />
<strong>av</strong> programmet. I övrigt har det i princip alla funktioner som Pro varianten.<br />
För färgsättning <strong>av</strong> molnet kan RGB-färg 9 eller intensitetsskala väljas<br />
beroende på vilken information som finns tillgänglig för punkterna i<br />
punktmolnet. Vidare kan molnet förstärkas visuellt med funktionen Point<br />
lighting om punktmolnet har information om punknormaler medsparat.<br />
Detta innebär att programmet drar nytta <strong>av</strong> hur punkterna förhåller sig till<br />
närliggande punkter för att visualisera hur en ljuskälla skulle reflekteras i<br />
varje punkt. Programmet har verktyg för längdmätning mellan punkter och<br />
kostar ca. 10 000 kronor (950 GBP) för en licens (Pointools, 2010).<br />
Edit 1.0<br />
Pointools Edit bygger på Pointools View Pro och har alla dess funktioner<br />
samt en del verktyg för att editera punktmoln. Editeringsverktygen<br />
möjliggör segmentering, upprensning <strong>av</strong> oönskade punkter samt<br />
färgredigering <strong>av</strong> punkter med RGB-infomation. All editering är<br />
ickeförstörande, vilket innebär att editeringen sparas i en separat fil. För att<br />
jobba vidare med punktmolnet i andra program efter editeringen krävs<br />
följaktligen att en exportering <strong>av</strong> det editerade molnet först sker.<br />
Programmet kostar ca. 27 000 kronor (2 500 GBP) för en licens (Pointools,<br />
2010).<br />
13
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Model 1.0<br />
Pointools Model är ett plug-in till AutoCAD. Detta plug-in läser endast in<br />
POD-format som är Pointools egna punktmolnsformat. Snap-funktioner 10 på<br />
punktmolnet och möjligheten att visa sektioner <strong>av</strong> molnet är några <strong>av</strong><br />
verktygen som programmet har. I övrigt har detta plug-in begränsat antal<br />
funktioner som riktar in sig på hur punktmolnet ska visas vad gäller olika<br />
typer <strong>av</strong> punktfärger. Punkterna kan färgas med intensitetsfärg, RGB-färg,<br />
eller en färgskala beroende på punkternas Z-koordinater. Programmet har<br />
olika sektionsvisningar och möjlighet att markera och dölja delar <strong>av</strong> molnet.<br />
En liknande plug-in med i princip samma funktioner finns även för<br />
programmet Rhino. Priset för AutoCAD-versionen är ca. 9 000 kronor (850<br />
GBP) för en licens (Pointools, 2010).<br />
2.4 Virtualgeo Cloudcube 2010<br />
Cloudcube är ett AutoCAD-plug-in. Huvudfunktionerna i programmet är att<br />
manuellt segmentera punktmolnet, generera planer och sektioner, skapa<br />
triangel- och rektangel<strong>modeller</strong>. Programmet finns i två varianter, Architect<br />
och Full. Architect är som namnet antyder anpassat för dem som ska<br />
använda punkmolnet som underlag. Fullversionen är tänkt att användas för<br />
dem som skannar och ska bearbeta mätdata och/eller integrera traditionell<br />
mätdata med punktmolnet. Priset för en licens <strong>av</strong> fullversionen är ca. 62 000<br />
kronor (6 400 EUR) medan arkitektversionen kostar ca. 18 500 kronor (1 900<br />
EUR) (VirtualGeo, 2010).<br />
2.5 Kubit Point Cloud Pro 5.0<br />
Point Cloud är ett AutoCAD-plug-in och finns i två varianter, Point Cloud<br />
och Point Cloud Pro. En licens kostar 11 600 kronor (1 195 EUR) respektive<br />
34 000 kronor (3 500 EUR) (Faltz, 2010). För att kunna <strong>modeller</strong>a, dvs. skapa<br />
ytor och sektionslinjer, krävs Pro-versionen. En linje kan ritas i ett snitt <strong>av</strong><br />
punktmolnet och automatiskt anpassas med minsta kvadratmetoden så att<br />
den på bästa sätt sammanfaller med punkterna. Det finns funktioner för att<br />
importera foton och orientera dem så att de draperar punkterna. Detta<br />
förenklar att urskilja brytlinjer på t.ex. en fasad eftersom användaren inte ser<br />
bakomliggande punkter. Detta är väldigt användbart om skannern som<br />
skannat punktmolnet inte har en inbyggd kamera.<br />
Kubit har även ett gratisprogram som heter PlanarView för att enkelt kunna<br />
ta ut koordinater ur vyer. PlanarView kommer inte att användas i detta<br />
arbete.<br />
14
Kap. 2 Programvaror<br />
____________________________________________________________________<br />
2.6 ClearEdge<strong>3D</strong> Edgewise 1.2<br />
Edgewise är ett program som är framtaget för att extrahera plana ytor<br />
automatiskt ur ett punktmoln. Med några få parametrar kan användaren<br />
styra med vilken noggrannhet ytorna ska extraheras. Programmet är<br />
utvecklat för <strong>byggnader</strong> och andra objekt med mycket plana och vinkelräta<br />
geometrier. Målet är ett snabbare arbetsflöde vid skapandet <strong>av</strong> CAD<strong>modeller</strong><br />
utifrån skannad data. Testlicensen tillåter inte att resultatet<br />
exporteras, därför skickades ett punktmoln till ClearEdge<strong>3D</strong> som körde det<br />
genom programmet med standardinställningar och skickade tillbaka<br />
resultatet. Priset för en licens är ca. 36 000 kronor (4 995 USD) (Williams,<br />
2010).<br />
2.7 Technodigit <strong>3D</strong>Reshaper 5.3<br />
<strong>3D</strong>Reshaper är ett fristående program för att jobba med punktmoln och ytor.<br />
Programmet kan importera punktmoln, ytor och linjer. Huvudfunktionerna<br />
är att skapa ytor ur punktmoln och att bearbeta ytorna. Plana ytor och<br />
cylindrar kan extraheras direkt ur punktmolnet med justerbar precision på<br />
inpassning. Programmet kan automatiskt skapa sektionslinjer i ett valfritt<br />
intervall både över ytor samt direkt i ett punktmoln. Programmet har de<br />
vanligaste funktionerna för att bearbeta ytor t.ex. hålfyllning <strong>av</strong> ytor,<br />
reducering <strong>av</strong> ytor och färgkodad jämförelseanalys <strong>av</strong> punktmoln och ytor.<br />
Ytorna kan även draperas med bakomliggande punkters färginformation<br />
eller genom att läsa in bilder och drapera över ytorna. Programmet har även<br />
ett verktyg för att automatiskt segmentera upp punktmolnet i mindre delar.<br />
Priset för en licens är ca. 57 000 kronor (8 447,5 CHF) (Evertsson, 2010).<br />
2.8 Google Sketchup 7.1<br />
Google Sketchup är ett gratisprogram för <strong>modeller</strong>ing. Det finns även som en<br />
betalversion (Pro) som har fler funktioner, bl.a. bättre exporteringsfunktioner.<br />
I detta arbete har gratisversionen använts förutom vid<br />
exportering <strong>av</strong> modellen till DWG-format 11 då Pro-versionen på <strong>Bjerking</strong><br />
användes. Till Sketchup finns det många plug-in för olika ändamål var<strong>av</strong><br />
många är gratis. Sedan version 6.0 är det möjligt att läsa in punktmoln i<br />
Sketchup. Funktionen är dock inte anpassad för att läsa in stora punktmoln.<br />
Det finns ett plug-in till Sketchup som heter P-Cab som kan användas för att<br />
reducera punktmolnet automatiskt för att öppna punktmoln i Sketchup. På<br />
detta sätt säkerställs att programmet inte blir överbelastat med punkter.<br />
2.9 BIM-verktyg<br />
I detta arbete har <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong>nas kompabilitet undersökts i tre BIM-verktyg<br />
som är vanliga inom byggprojekteringsbranschen.<br />
15
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Autodesk har flera olika program för datorstödd byggprojektering. Ett <strong>av</strong> de<br />
absolut vanligaste programmen är AutoCAD som finns med flera olika<br />
applikationer såsom Civil <strong>3D</strong>, Map och Architecture. Från början användes<br />
AutoCAD för 2D-projektering men numera är det fullt möjligt att även<br />
projektera i <strong>3D</strong>. En AutoCAD-plug-in fungerar o<strong>av</strong>sett vilken applikation<br />
som används. Architecture (2010) har använts i detta arbete eftersom det är<br />
anpassat för <strong>byggnader</strong> och kan skapa BIM-<strong>modeller</strong>.<br />
Autodesk Revit är ett relativt nytt program som skiljer sig från AutoCAD<br />
genom att det är speciellt anpassat för BIM-projektering. Revit finns i tre<br />
olika varianter: Architecture, Structure och MEP. I detta arbete har<br />
Architecture 2010 använts.<br />
Graphisoft ArchiCAD är också ett program för BIM-projektering och det är<br />
speciellt anpassat för arkitekter (Graphisoft 2010). I detta arbete har<br />
ArchiCAD 13 använts.<br />
16
____________________________________________________________________<br />
3 FALLSTUDIE<br />
För att få en förståelse för arbetsprocessen, från inmätning till färdig modell,<br />
utformades en fallstudie så att arbetet blev likt ett ”verkligt” uppdrag. Detta<br />
gjordes för att få en förståelse för och inblick i arbetet samt för att genom<br />
erfarenheter kunna se problemen som kan uppstå. En kyrka laserskannades<br />
och punktmolnet användes i det fortsatta arbetet. Kyrkor är lämpliga som<br />
referensobjekt eftersom de är detaljrika och värda att dokumentera. Att<br />
dokumentera en exakt <strong>av</strong>bildning <strong>av</strong> hur kyrkor ser ut kan vara användbart<br />
inför en eventuell rivning eller ombyggnad. Denna fallstudie användes som<br />
referensmaterial vid besvarande <strong>av</strong> ställda frågor och beskrivs mer ingående<br />
i <strong>av</strong>snitt 2.2. All utrustning och materiell som var behövlig för<br />
genomförandet tillhandahölls <strong>av</strong> <strong>Bjerking</strong>.<br />
3.1 Om objektet i fallstudien<br />
Torstuna kyrka är belägen ca. 15 km norr om Enköping och tillhör Uppsala<br />
Stift. Kyrkan som är byggd i nyklassicistisk stil som utmärker sig i området<br />
där medeltida kyrkor dominerar. Den ursprungliga medeltida kyrkan i<br />
Torstuna skadades allvarligt vid ett åsknedslag 1723. Kyrkan var<br />
återuppbyggd 1731 men visade senare på flera brister, varför beslutet att<br />
bygga en ny kyrka fattades. Den nya kyrkan uppfördes under 1790-talet och<br />
är i dag den kyrka som står kvar, se Figur 3.1. Kyrkan är uppdelad i tre<br />
skepp som <strong>av</strong>skiljs med 4 pelare. Planet är rektangulärt med ett kors som är<br />
smalare än långhuset eftersom det flankeras <strong>av</strong> två in<strong>byggnader</strong>. Det finns<br />
planer hos Uppsala Stift, som förvaltar kyrkan, att bygga om kyrkan<br />
invändigt. Det finns inga bra relationsritningar för kyrkan men det finns ett<br />
stort behov <strong>av</strong> det. (Björck, 2010)<br />
17
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
18<br />
Figur 3.1 Torstuna kyrka<br />
3.2 Inmätning<br />
Inmätning skedde under två arbetsdagar. Under dessa dagar utfördes totalt<br />
11 uppställningar för skanning <strong>av</strong> kyrkan. Varje uppställning tog i<br />
genomsnitt ca 90 minuter. Det som utfördes vid varje uppställning var<br />
följande:<br />
1. Skannern ställdes upp på ett stativ (se figur 1.2) och kalibrerades (ca.<br />
10 min).<br />
2. En 360°x270° panoramabild fotograferades med skannerns inbyggda<br />
kamera (ca. 10 min).<br />
3. Skanning <strong>av</strong> valt område utfördes med vald upplösning (ca. 30-80 min<br />
beroende på olika upplösning vid olika uppställningar).<br />
4. Finskanning <strong>av</strong> målt<strong>av</strong>lor utfördes (ca. 5 min).<br />
5. Extern systemkamera monterades på stativet för att ta 360°x270°<br />
panoramabild (ca. 5 min).<br />
Innan skanningen utfördes kontrollerades att målt<strong>av</strong>lorna var utplacerade på<br />
ett genomtänkt sätt för att senare kunna registrera alla punktmoln. Under<br />
tiden som själva skanningen utfördes kunde de utplacerade målt<strong>av</strong>lorna<br />
mätas in reflektorlöst med totalstation för att senare kunna georeferera hela<br />
punktmolnet, se Figur 3.2.<br />
Hörnen på ytterfasaden mättes in med totalstation för att kunna skapa en<br />
plan med ytterväggarnas tjocklekar. Totalstationen som användes var en<br />
Trimble S6.
Kap. 3 Fallstudie<br />
____________________________________________________________________<br />
Figur 3.2 Inmätning med totalstation <strong>av</strong> målt<strong>av</strong>lor inne i kyrkan.<br />
3.3 Registrering och georeferering<br />
För att binda samman de lokala koordinatsystemen till ett gemensamt<br />
koordinatsystem krävs information om hur de lokala systemen förhåller sig<br />
till varandra. Detta kan göras på några olika sätt men i detta fall användes<br />
målt<strong>av</strong>lor. Metoden beskrivs noggrannare i <strong>av</strong>snitt 1.2.4.<br />
I närheten <strong>av</strong> kyrkan fanns en GPS-stompunkt, som mättes in som<br />
kontrollpunkt med hjälp <strong>av</strong> en GNSS-mottagare (Trimble R8 VRS Rover)<br />
med nätverks-RTK 12 från SwePos 13 . Från Enköpings kommun erhölls de<br />
kända koordinaterna för GPS-stompunkten (4003) i koordinatsystem RT90<br />
2.5 gon väst. Därefter mättes fyra punkter in, lämpligt utspridda på<br />
kyrkogården, med GNSS-enheten. De fyra punkterna användes sedan som<br />
kända punkter för stationsetablering med totalstation då 5 målt<strong>av</strong>lor mättes<br />
in. Mätningarna med totalstation beräknades i geodesiprogrammet SBG Geo<br />
och koordinaterna för målt<strong>av</strong>lorna exporterades som en PXY-fil 14 .<br />
Programmet Cyclone användes för skanning och registrering. Mätdata<br />
sorterades i en hierarki med olika Stations, Scanworlds och Scans. Beroende<br />
på användaren kan data sorteras olika men i regel är en Scan just en<br />
skanning och en Scanworld är en uppställning. En uppställning kan<br />
innehålla flera skanningar ifall t.ex. olika områden ska skannas med olika<br />
19
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
upplösningar. Vidare är en station exempelvis en våning eller en byggnad.<br />
Allt mätdata lagras i en gemensam databas.<br />
När skanningen är klar ska all mätdata registreras, dvs. transformeras till ett<br />
gemensamt koordinatsystem. Efter registreringen kan alla Scanworlds, dvs.<br />
hela punktmolnet, visas i en och samma vy. Registreringen görs genom<br />
beräkningar <strong>av</strong> vinklar och <strong>av</strong>stånd till alla inmätta målt<strong>av</strong>lors<br />
centrumpunkter. Genom att alla målt<strong>av</strong>lor markerats under skanningen och<br />
sedan finskannats registrerar programmet målt<strong>av</strong>lornas centrumpunkter.<br />
PXY-filen med koordinaterna för de, med totalstation, inmätta målt<strong>av</strong>lorna<br />
importerades till Cyclone och därefter kunde georefereringen genomföras.<br />
Georeferering i efterhand kan ske antingen i samband med den första<br />
registreringen då alla Scanworlds sammanbinds eller görs registreringen i<br />
två steg. Ifall registreringen bara skulle gjorts i ett steg skulle <strong>av</strong>vikelser<br />
mellan mätningarna med totalstationen och laserskannern påverka den<br />
inbördes noggrannheten för punktmolnen. Det är den inbördes<br />
noggrannheten som bör vara så hög som möjligt eftersom det är kyrkans<br />
objekts förhållande till varandra som är <strong>av</strong> stor vikt, inte noggrannheten i<br />
förhållande till referenssystemet.<br />
I fallstudien genomfördes registreringen i två steg och då behålls den<br />
inbördes noggrannheten för punktmolnen. I det första steget registreras alla<br />
olika Scanworlds till ett gemensamt lokalt koordinatsystem och punktmoln.<br />
Därefter görs en ny registrering med punkmolnet och koordinaterna från<br />
PXY-filen. Därmed har punktmolnet transformerats till referenssystemet<br />
RT90 2.5 gon väst.<br />
3.4 Bearbetning <strong>av</strong> mätdata<br />
Eftersom en skanner mäter allt i dess synfält registreras ofta oönskade<br />
punkter. Exempelvis kan lasern mäta genom fönster vilket kan leda till att<br />
punkter på träd och dylikt registreras. I fallstudien användes Cyclone och<br />
punkter rensades genom att oönskade punkter markerades och sedan togs<br />
bort. Funktionen Unify användes sedan för att ta bort all information om<br />
stationsuppställningarna och vilka punkter som tillhör vilken uppställning.<br />
Funktionen förenar punktmolnen till ett enda istället för att det är flera<br />
punktmoln som visas i samma vy. Detta gör molnet mindre<br />
minneskrävande.<br />
3.5 Redovisning och <strong>modeller</strong>ing<br />
Planer och sektioner skapades i AutoCAD med CloudWorx som plug-in. En<br />
plan, en tvär- och en längdsektion skapades manuellt med hjälp <strong>av</strong> snitt ur<br />
20
Kap. 3 Fallstudie<br />
____________________________________________________________________<br />
punktmolnet (se Bilaga 4, 5 och 6). Planen kompletterades med punkter för<br />
ytterfasaden från inmätning med totalstation. Figur 3.3 visar hur snitt ur<br />
punktmoln kan skapas i Cyclone. Det går antingen att visa en sida om axeln<br />
eller en skiva. Tjockleken på skivan bestäms oftast <strong>av</strong> användaren och den<br />
kan höjas och sänkas vid horisontala snitt eller flyttas i sidled vid vertikala<br />
snitt. Att skapa snitt fungerar i princip likadant i alla program.<br />
Figur 3.3 Att skapa snitt är en användbar funktion för att arbeta med punktmoln.<br />
Här visas en ”halv-utrymmes-klippning” i det horisontala planet med Cyclone.<br />
”Trueviews” skapades för alla uppställningar och även ett punktmoln i<br />
POD-format som kan visas i Pointools View.<br />
Quick Time VR-filer skapades <strong>av</strong> de bilder som togs med den externa<br />
systemkameran vid varje uppställning, se Bilaga 7.<br />
3.6 Modeller i fallstudie<br />
Efter att jämförelsen <strong>av</strong> programvaror genomförts valdes fyra olika lämpliga<br />
programvaror ut för att skapa <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> med olika tillvägagångssätt. En<br />
modell skapades med Edgewise och Sketchup användes för att bearbeta<br />
modellen.<br />
En modell valdes att skapas med Cyclone eftersom det har flera <strong>av</strong>ancerade<br />
funktioner för <strong>modeller</strong>ing och det representerar gruppen <strong>av</strong> programvaror<br />
som också är skanningsprogram. Anledningen till att det valdes framför<br />
RealWorks är att Cyclone är anpassat för Leica-skannrar vilket användes i<br />
studien.<br />
En modell skapades i programmet <strong>3D</strong>Reshaper som framförallt valdes<br />
eftersom det inte är bundet till någon tillverkare utan importerar flera olika<br />
format, däribland flera ASCII-format 15 som möjliggör importering <strong>av</strong><br />
punktmoln från alla laserskannrar.<br />
En BIM-modell skapades med hjälp <strong>av</strong> plug-in-programmen Point Cloud och<br />
CloudWorx.<br />
21
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
För kvalitetssäkring och kontroll <strong>av</strong> <strong>modeller</strong>na jämfördes dessa med det<br />
ursprungliga punktmolnet. Detta gjordes med hjälp <strong>av</strong> <strong>3D</strong>Reshaper och<br />
funktionen Compare/Inspect. För att importera en modell till <strong>3D</strong>Reshaper<br />
krävs att modellen är konverterad till formatet IGES eller STEP. Denna<br />
konvertering gjordes med hjälp <strong>av</strong> AutoCAD Mechanical. Därefter<br />
exporterades <strong>modeller</strong>na som IGES. Edgewise-modellen behövde passas in<br />
mot punktmolnet eftersom den var skapad utifrån ett punktmoln i ett lokalt<br />
system. I <strong>3D</strong>Reshaper användes funktionen Best Fit registration för att<br />
finjustera orienteringen. BIM-modellen exploderades i AutoCAD så att den<br />
bara bestod <strong>av</strong> de invändiga ytorna.<br />
22
____________________________________________________________________<br />
4 RESULTAT<br />
4.1 Inmätning <strong>av</strong> kyrka<br />
Antalet inmätta punkter vid<br />
skanningen <strong>av</strong> kyrkan blev ca. 75<br />
miljoner. Punktmolnet visas i figur<br />
4.1.<br />
Den utvändiga inmätningen med<br />
totalstation användes endast för att<br />
skapa en komplett 2D-planritning.<br />
Alla <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong> skapades endast<br />
utifrån den invändiga inmätningen<br />
med skannern.<br />
Figur 4.1 Laserskanningen <strong>av</strong> kyrkan<br />
resulterar i ett punktmoln.<br />
4.2 Punktmolnets noggrannhet<br />
Noggrannheten för punktmolnet beror dels på skannerns precision men även<br />
hur registreringen har utförts. Noggrannheten inbördes för punktmolnet blir<br />
känd vid registreringen. Vid den första registreringen, då alla 11 olika<br />
Scanworlds registrerades till ett gemensamt lokalt koordinatsystem, blev det<br />
största felet 3 mm. Vid georefereringen, dvs. den andra registreringen, blev<br />
det största felet 6 mm. Detta är dock inte noggrannheten i förhållande till<br />
referenssystemet eftersom det finns ytterligare <strong>av</strong>vikelse i mätningarna med<br />
GNSS och totalstationen. Det maximala felet (6 mm) är den största <strong>av</strong>vikelse<br />
mellan en gemensam målt<strong>av</strong>la som är skannad och inmätt med totalstation.<br />
4.3 Programvaror för <strong>modeller</strong>ing och visualisering<br />
Eftersom Leica är en stor återförsäljare <strong>av</strong> skannrar i Sverige blir också<br />
följden att många företag använder sig <strong>av</strong> Cyclone och CloudWorx. Leica är<br />
även återförsäljare <strong>av</strong> programmet <strong>3D</strong>Reshaper. Ett potentiellt billigt<br />
alternativ för företag i Sverige är att skicka punktmolnet till utländska<br />
företag som har kunskaper inom <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong>ing.<br />
23
24 Tabell 4.1 Sammanställning <strong>av</strong> programvarojämförelse.<br />
<strong>3D</strong>Reshaper<br />
Edgewise<br />
Point Cloud<br />
Pro<br />
CloudCUBE<br />
Full<br />
Pointools<br />
model<br />
Pointools View<br />
Pro<br />
Pointools Edit<br />
RealWorks<br />
Advanced<br />
(inkl. Modeler)<br />
Cloudworx Pro<br />
moduler)<br />
Funktioner mm.<br />
AutoCAD-plugin - x - - - x x x - -<br />
Pris/Licens (1000 kronor) 235 33 125 9 27 10 62 34 36 57<br />
Skapa sektioner/planer<br />
Rita manuellt x x x - - x x x - x<br />
Cyclone (alla<br />
Best-fit-line x x x - - - x x - -<br />
Automatiskt - - x - - - x - - x<br />
Generera ytor ur punktmoln<br />
Triangelmodell x - x - - - x - - x<br />
Plan / Box P/B P P/B - - - P P P P<br />
Cylinder / Stålsekt. C/S C C/S - - - C C - C<br />
Förlängning <strong>av</strong> ytor x x - - - x x - -<br />
Kollisionskontroll - x x - - - - x - x<br />
Drapering <strong>av</strong> punkter x - x * - - - x - x<br />
Drapering <strong>av</strong> ytor - - - - - - - - - x<br />
Volymberäkning x - x - - - x - - x<br />
Videorendering x - x x x - - - - -<br />
Stillbildsrendering x ACAD x x x ACAD ACAD ACAD - -<br />
Stereoskopisk visning - - - x x - - - - -
Fotsättning Tabell 4.1.<br />
Orthoimage x x x x x - x x - x<br />
Manuel segmentering x - x x - x x - - x<br />
Automatisk segmentering - - - - - - - - x x<br />
Data import<br />
Faro,<br />
Leica,<br />
Optech Leica<br />
Faro,<br />
Leica,<br />
Optech,<br />
Reigl,<br />
Z+F -<br />
Från TLS<br />
Leica,<br />
Riegl<br />
asc, 3pi, nsd,<br />
iso, dxf, raw,<br />
swb/swl, rmr<br />
asc, txt,<br />
xyz<br />
asc,<br />
ptz,<br />
rsp,<br />
txt<br />
Alla som<br />
kan<br />
exportera<br />
ascii 3dd, asc,<br />
obj, ply,<br />
pts, ptx,<br />
rve, stl,<br />
txt, xyz<br />
Faro, Faro, Leica,<br />
Optech, Riegl,<br />
Riegl, Topcon,<br />
Trimble DeltaSphere<br />
3dd, asc,<br />
cmf, cr5, las, cl3, 3ds,<br />
crd, dcp, dwg, dxf,<br />
xyz, neu *** lwo, obj, shp pod<br />
Övriga format<br />
bin, msh,<br />
txt, sim -<br />
Data export<br />
asc, obj,<br />
ply, rve,<br />
stl, txt,<br />
vrml, xyz - xyz asc, nsd<br />
ptg, ptz,<br />
pts, ptx,<br />
sim, svy,<br />
txt, xyz - asc, bsf, ptc,<br />
Punkmoln<br />
xyz, dxf, ptc,<br />
las, pts, pod<br />
dxf, obj, pbi, stl,<br />
wrl/wrlm, stp,<br />
unv, asc, poly<br />
dgn, dxf,<br />
dwg, kmz,<br />
dxf,<br />
xyz****<br />
obj, xml, - ACAD ACAD ACAD<br />
dxf, coe,<br />
Ytor msh, pcf,<br />
sdf, xml ACAD<br />
*Punktfärger kan redigeras med andra verktg.<br />
**Ytor kan draperas med olika materialskikt men inte foton.<br />
*** dxf, dwg, fls, IQscan, ixf, jxl, ppf, raw, sim, soi, tzs<br />
**** xyz gäller endast TIN-modell<br />
25<br />
25
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
4.3.1 Funktioner vid jämförelse <strong>av</strong> programvaror<br />
I Tabell 4.1. har funktionerna för de olika programvarorna sammanställts. En<br />
ruta som är ifylld med x betyder att programmet stödjer funktionen. En ruta<br />
ifylld med – betyder att programmet inte stödjer funktionen. Nedan<br />
kommenteras de olika funktionerna vid jämförelsen<br />
26<br />
Pris/licens – Priset <strong>av</strong>ser en licens för en dator, ej nätverkslicens. Alla<br />
priser är omvandlade till svenska kronor med Riksbankens<br />
månadsgenomsnitt på valutakurser. Genomsnitt beräknas på<br />
publicerade noteringar för de dagliga fixkurserna. (Sveriges riksbank,<br />
2010).<br />
Skapa sektioner/planer – Ofta efterfrågas 2D-ritnigar och genom att göra<br />
ett snitt i punktmolnet kan sektionslinjer skapas på olika sätt. Rita<br />
manuellt görs i princip genom att använda ett snitt ur punktmolnet<br />
som underlag och sedan rita linjer genom att ”snappa” på olika<br />
punkter. Best-fit-line är en funktion som kan ha olika namn i olika<br />
program men principen är att en linje anpassas med ett kommando<br />
för att på bästa sätt sammanfalla med punkterna i snittet. Principen<br />
för Automatisk generering <strong>av</strong> sektionslinjer är att linjer extraheras ur<br />
snittet som en eller flera polylinjer. Inga linjer behöver därmed ritas<br />
manuellt.<br />
Generera ytor ur punktmoln – När <strong>modeller</strong> ska skapas ur punkmolnet<br />
kan detta göras på olika sätt. En vanlig funktion är triangulering<br />
utifrån punkter eller linjer. En triangelmodell har fördelen att den blir<br />
väldigt precis eftersom alla punkter kan tas med i beräkningen men<br />
den blir mycket minneskrävande och inte särskilt lämplig för<br />
<strong>byggnader</strong>.<br />
En box används för att <strong>modeller</strong>a t.ex. pelare eller balkar. Vissa<br />
program har särskilda funktioner för att <strong>modeller</strong>a rör och en annan<br />
funktion för att generera mer generella cylindrar. I tabellen är dessa<br />
funktioner samlade i funktionen cylinder. Stålsektioner är funktioner för<br />
att <strong>modeller</strong>a stålbalkar och pelare <strong>av</strong> olika dimensioner.<br />
Förlängning <strong>av</strong> ytor – Ofta bildas inte ett hörn när plana ytor<br />
extraherats. Därför är en funktion för att förlänga ytorna så att de<br />
bildar ett hörn användbar.<br />
Kollisionskontroll – Jämför CAD-modell mot punktmoln.
Kap. 4 Resultat<br />
____________________________________________________________________<br />
Drapering <strong>av</strong> punkter – Ger möjlighet att kunna orientera bilder och<br />
färga punkterna i punktmolnet.<br />
Drapering <strong>av</strong> ytor – Ger möjlighet att kunna orientera bilder och färga<br />
ytor.<br />
Volymberäkning –Beräknar volymer mellan två olika <strong>modeller</strong>,<br />
vanligen triangel<strong>modeller</strong>. Funktionen är mest användbar för<br />
anläggningar.<br />
Videorendering – Skapar filmer som visar en ”genomflygning” i<br />
punktmolnet för presentation och visualisering.<br />
Stillbildsrendering – Renderar vyer <strong>av</strong> punktmolnet för presentation<br />
och visualisering. I AutoCAD finns en inbyggd funktion för detta och<br />
därför står det ACAD i rutorna för de programmen som är plug-in.<br />
Stereoskopisk visning – Ger möjlighet att visa två separata bilder på<br />
samma skärm som med hjälp <strong>av</strong> en speciell skärm eller glasögon ger<br />
ett <strong>3D</strong>-djup.<br />
Orthoimage – Vid <strong>modeller</strong>ing underlättar det visuellt om programmet<br />
inte använder någon projektion som förvanskar vinklar eller längder.<br />
Manuell segmentering – Funktion för att dela upp punktmolnet i olika<br />
delar och rensa bort oönskade punkter.<br />
Automatisk segmentering – Funktionen analyserar molnet och delar<br />
automatiskt upp molnet i olika delar baserat på olika parametrar som<br />
kan ställas in manuellt. Oönskade punkter kan också rensas bort<br />
automatiskt i denna process.<br />
Data import/export – Funktion för importering och exportering <strong>av</strong><br />
punktmoln och <strong>modeller</strong>. ”Från TLS” menas att vissa program är<br />
särskilt anpassade för att ta hand om data från vissa tillverkares<br />
skannrar. Ofta går det att importera data även från andra skannrar<br />
genom att använda något ASCII-format.<br />
4.3.2 Leica Geosystems Cyclone och CloudWorx<br />
Programmet CloudWorx läser endast från Cyclone-databas och kan inte<br />
importera punktmoln. Detta gör det möjligt att använda sig <strong>av</strong> eventuell<br />
segmentering och <strong>modeller</strong>ing som redan gjorts i Cyclone. Det gör det även<br />
möjligt att skifta mellan att visa punkter med fotografiska färger och<br />
intensitetsfärger. CloudWorx kan inte automastiskt generera sektioner eller<br />
27
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
planer men kan anpassa en polylinje för att passa in med ett snitt ur<br />
punktmolnet. Dessa polylinjer placeras mitt i snittet och de kan därför<br />
lämpligen användas för att skapa en modell med sektionsmetoden, vilken<br />
beskrivs senare. Detta plug-in har även möjlighet att jämföra en CAD-modell<br />
mot ett punktmoln för att hitta eventuella kollisioner. Generering <strong>av</strong> ytor i<br />
CloudWorx är enkelt och det kan generera plana ytor och rör. Detta plug-in<br />
har inte som huvudsaklig uppgift att <strong>modeller</strong>a, d.v.s. skapa CAD-<strong>modeller</strong><br />
ur punktmoln. Programmet Cyclone har bättre funktioner för detta.<br />
Cyclone har funktioner för att generera element i form <strong>av</strong> plan, cylindrar,<br />
sfärer, hörn, boxar, koner, rör, kanaler och stålsektioner i olika former. Med<br />
verktyget Region grow räcker det att markera en punkt i planet och sedan<br />
styra med parametrar vilka punkter som ska segmenteras. Resultatet visas i<br />
realtid när parametrar justeras. På detta sätt kan önskat resultat snabbt<br />
uppnås. I dialogboxen visas en uppskattad standard<strong>av</strong>vikelse för punkterna<br />
gentemot den beräknade ytan. Boxar och hörn går endast att extrahera med<br />
funktionen Fit to Cloud som inte har några parametrar för att styra urvalet <strong>av</strong><br />
punkter. Istället krävs manuell segmentering.<br />
Cyclone klarar inte att skapa en yta med ett hål eller ”halvö” i. Ett tydligt<br />
exempel är <strong>modeller</strong>ing <strong>av</strong> vägg vid fönstervalv. När väggen <strong>modeller</strong>as som<br />
plan yta täcks hålet vid fönstervalvet. Det går däremot att i efterhand göra<br />
hål i plana ytor men hela hålet måste befinna sig inom ytan. Det går således<br />
inte att inte att kapa en yta så att de yttre gränserna ändras. När plana ytor<br />
skapats, t.ex. för flera rätvinkliga väggar, kan däremot väggarna förlängas så<br />
att hörn bildas, se Figur 4.2. Även om ytorna är för långa, så att ytorna går in<br />
i varandra, gör samma funktion att ett hörn bildas genom att kapa ytorna.<br />
4.3.3 Trimble RealWorks<br />
Likt Cyclone är <strong>modeller</strong>ingsfunktionerna i programmet RealWorks bäst<br />
lämpade för att skapa formelement och inte kompletta <strong>modeller</strong> <strong>av</strong> en<br />
byggnad. Programmet genererar ytor på i princip samma sätt som Cyclone.<br />
Formerna som kan genereras är plan, sfärer, cylindrar, boxar, koner, kanaler,<br />
rör och stålsektioner, dvs. samma formelement som i Cyclone.<br />
28<br />
Figur 4.2 Förlängning <strong>av</strong> ytor för att skapa hörn i Cyclone.
Kap. 4 Resultat<br />
____________________________________________________________________<br />
En mycket användbar funktion är Easyline som ur ett snitt automatiskt kan<br />
generera sektionslinjer som sammanhängande polylinjer, se Figur 4.3.<br />
Figur 4.3 Automatisk generering <strong>av</strong> polylinjer utifrån ett snitt ur punktmolnet med<br />
verktyget EasyLine.<br />
4.3.4 Pointools View, Edit och Model<br />
View och Edit har samma gränssnitt, som är väldigt lättförståligt och går<br />
snabbt att lära sig. Dessa bägge program är utvecklade för att visualisera<br />
punktmoln. Visualisering och n<strong>av</strong>igering i punktmolnet klarar båda<br />
programmen på ett bra och enkelt sätt. Programmet klarar att visa stor<br />
mängd punkter, se Figur 4.4. Möjligheten att importera CAD-<strong>modeller</strong> till<br />
samma vy som punktmolnet möjliggör visualiseringar <strong>av</strong> CAD-<strong>modeller</strong><br />
tillsammans med punktmoln.<br />
Model har en funktion som förhindrar att användaren ”snappar” på<br />
bakomliggande punkter. I övrigt har programmet få funktioner. Programmet<br />
kan endast öppna filer som är <strong>av</strong> Pointools egna POD-format vilket kan vara<br />
en nackdel vad gäller tidsåtgång eftersom punktmolnet måste importeras<br />
och sparas som POD-fil innan det går att öppna det i programmet. POD-filen<br />
kan skapas genom att använda View free eller Pointools POD Creator som<br />
båda är gratisprogram.<br />
29
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
30<br />
Figur 4.4 Skärmdump direkt från punktmolnet i Pointools View.<br />
4.3.5 VirtualGeo CloudCube<br />
Med CloudCube finns tre olika sätt att skapa ytor: triangelmodell,<br />
rektangelmodell (QuadSurface) och ”region”. QuadSurface skapar en yta<br />
som består <strong>av</strong> flera rektanglar. Ytan behöver därmed inte bli plan utan<br />
noggrannheten kan bli väldigt hög beroende på upplösningen <strong>av</strong> rektanglar.<br />
Upplösningen styrs <strong>av</strong> parametrar som väljs innan ytan skapas. Ytorna som<br />
genereras från programmet bildar block som enkelt kan användas med<br />
AutoCAD.<br />
I Figur 4.5 visas takvalvet ovanför altaret i kyrkan som har en svårdefinierad<br />
form. Med CloudCube kan alla konturlinjer på en och samma gång<br />
automatiskt genereras. Detta är ett alternativ till att skapa ytor.<br />
Figur 4.5 Konturlinjer som automatiskt genererats ur punktmolnet. Här syns<br />
takvalvet ovanför altaret.<br />
På liknande sätt kan horisontella och vertikala sektioner genereras, antingen<br />
en åt gången eller flera stycken med ett visst intervall. Linjerna bildar
Kap. 4 Resultat<br />
____________________________________________________________________<br />
polylinjer som antingen är uppdelade eller sammanfogade till en<br />
sammanhängande linje. Linjerna kan användas för att skapa <strong>modeller</strong> med<br />
sektionsmetoden som beskrivs i <strong>av</strong>snitt 4.3.3.<br />
4.3.6 Kubit Point Cloud Pro<br />
Med Point Cloud ritas enkelt horisontella eller vertikala sektionslinjer som<br />
automatiskt justerar linjen med utnyttjande <strong>av</strong> minsta kvadratmetoden för<br />
att sammanfalla med punkterna längs linjen. Därmed går det snabbt att rita<br />
sektionslinjer med hög noggrannhet eftersom användaren inte behöver rita<br />
linjen med hög precision. Det räcker att linjen placeras i närheten <strong>av</strong> punkter.<br />
En förutsättning för att denna funktion ska fungera bra är att få oönskade<br />
punkter finns med, se figur 4.6. Exempelvis händer det ofta att det står<br />
någonting framför en vägg, som t.ex. en möbel, och då tas dessa punkter<br />
med i beräkningen. Detta leder till att linjen inte sammanfaller med väggens<br />
punkter.<br />
Figur 4.6 Funktionen ”Fit outline plan” anpassar automatsikt en linje när den ritas<br />
så att den på bästa sätt sammanfaller med omkringliggande punkter.<br />
4.3.7 ClearEdge <strong>3D</strong> Edgewise<br />
Programmet Edgewise är mycket kraftfullt när det gäller att generera många<br />
plana ytor automatiskt. Programmet är optimerat för att extrahera ytor med<br />
90-gradiga hörn. En toleransvinkel kan ställas in för att bestämma hur stor<br />
vinkelskillnaden får vara mellan liknande plannormaler innan ytorna delas<br />
upp i ytor med olika normaler istället för en gemensam genomsnittlig<br />
normal. Ifall minsta vinkeln ställs till 45 grader, som är maxvärdet, kommer<br />
alla vertikala väggar att extraheras med maximalt två olika plannormaler.<br />
Större tolerans för minsta vinkel ger väldigt enkla <strong>modeller</strong> vad gäller<br />
vinklar men med <strong>av</strong>kall på precision. Detta eftersom verkliga hörn sällan är<br />
exakt 90 grader. Vid exportering <strong>av</strong> ytorna kan programmet automatiskt<br />
skapa ett lokalt koordinatsystem så att huvudaxlarna (xyz) följer huvuddelen<br />
<strong>av</strong> de genererade ytorna. Detta förenklar arbetet med att <strong>modeller</strong>a vidare på<br />
modellen. Någon direkt jämförelse har inte gjorts vad gäller olika<br />
toleransnivåer eftersom testversionen saknar exporteringsfunktioner.<br />
Punktmolnet som skickades till ClearEdge<strong>3D</strong> resulterade i en DXF-fil 16 vars<br />
ytor hade normaler som stämde överrens med xyz-axlarna i de flesta fall vad<br />
gäller golv och väggar. Utifrån detta material kunde en modell <strong>av</strong> interiören<br />
enkelt skapas i Sketchup med en arbetsmetod som föreslogs <strong>av</strong> ClearEdge<strong>3D</strong>.<br />
31
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Programmet tolkar även ickeplana ytor i punktmolnet och passar in bästa<br />
plan även över dessa former. Resultatet blir många små plana ytor som följer<br />
den kurviga ytan på bästa sätt.<br />
4.3.8 Technodigit <strong>3D</strong>Reshaper<br />
Att extrahera plana ytor är enkelt med programmet <strong>3D</strong>Reshaper och medger<br />
bra kontroll över hur väl den extraherade ytan överensstämmer med<br />
punktmolnet. Funktionen som automatiskt segmenterar punktmolnet kan<br />
användas vid upprensningar eftersom enskilda punksamlingar under ett<br />
angivet antal punkter automatiskt kan rensas bort. Programmet har gott om<br />
valmöjligheter vad gäller exporteringsformat vilket är en fördel vid vidare<br />
arbete med modellen. Vid automatiskt skapande <strong>av</strong> sektionslinjer är det en<br />
del arbete med inställningar för att få önskat resultat. För att kontrollera en<br />
modells överensstämmelse med ett punktmoln kan punktmolnet färgkodas<br />
beroende på <strong>av</strong>vikelser.<br />
Ytor kan draperas på två sätt: antingen kan ytan färgas med samma färg som<br />
närmsta punkt eller genom att läsa in bilder som passas in över ytan med<br />
minst tre gemensamma punkter.<br />
4.4 Olika sätt att skapa <strong>modeller</strong><br />
Nedan föreslås olika arbetsprocesser för <strong>modeller</strong>ing baserat på testade<br />
programvaror, samt kommentarer om metoderna.<br />
4.4.1 Automatisk extrahering <strong>av</strong> ytor<br />
Arbetsprocess: Ett punktmoln från en stationsuppställning importeras till<br />
Edgewise där plana ytor automatiskt genereras med de inställda<br />
parametrarna. För att behålla modellen i ett referenssystem krävs<br />
stationskoordinaterna. Därför är det en fördel att välja ett filformat som har<br />
denna information. Med de genererade ytorna kan <strong>modeller</strong>ingsprogram<br />
användas för att skapa en mer komplett modell. Självklart kan flera<br />
stationsuppställningar användas för att få med fler detaljer eller större<br />
område.<br />
Programmet Edgewise arbetar med en stationsuppställning åt gången men<br />
extraherade ytor från flera stationsuppställningar kan sparas till samma<br />
DXF-fil. Alternativet är att spara en fil för varje stationsuppställning för att<br />
läsa in en fil i taget i <strong>modeller</strong>ingsprogrammet.<br />
Företaget ClearEdge<strong>3D</strong> föreslog en enkel <strong>modeller</strong>ingsmetod i Google<br />
Sketchup för att <strong>modeller</strong>a med ytorna från Edgewise. Med metoden kan<br />
ytorna förlängas till angränsande ytor i områden där lasern skuggats. Figur<br />
4.7 visar skärmdumpar från den beskrivna arbetsmetoden. Alternativt kan<br />
32
Kap. 4 Resultat<br />
____________________________________________________________________<br />
ytorna importeras direkt till projekteringsverktyg för att bygga upp en BIMmodell<br />
eller för att användas som material vid projektering <strong>av</strong> anslutande<br />
byggnation.<br />
Vid import <strong>av</strong> plana ytor i Sketchup används alternativet Merge coplanar faces<br />
för att eliminera all triangulering <strong>av</strong> plana ytor. Detta kan ta en stund att<br />
göra men reducerar filens storlek och antalet ytor med bibehållen precision.<br />
Metoden i Sketchup fungerar bäst vid <strong>modeller</strong>ing med rätvinkliga ytor men<br />
kan med lite mer tidsåtgång användas oberoende <strong>av</strong> vilka vinklar det är<br />
mellan ytorna.<br />
Figur 4.7 Överst till vänster: punkmoln i Edgewise. Överst till höger: klassificerade<br />
ytor med 10 grader som gränsvärde. Underst till vänster: genererade ytor<br />
importerade i Sketchup. Underst till höger: modell skapad i Sketchup utifrån<br />
genererade ytor från Edgewise.<br />
4.4.2 Manuell extrahering <strong>av</strong> ytor<br />
Manuell extrahering <strong>av</strong> ytor är ganska likt den automatiska metoden med<br />
den skillnaden att ytorna måste extraheras manuellt. Skillnaden är också att<br />
andra ytor såsom cylindrar med vissa program kan extraheras ur<br />
punktmolnet. Fördelen jämfört mot den första metoden är att även cirkulära<br />
former kan extraheras samt komplexa delar kan trianguleras för att behålla<br />
hög precision.<br />
33
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Triangel<strong>modeller</strong> kan användas som ett komplement för att extrahera<br />
oregelbundna former. Detta kan vara användbart när komplexa strukturer<br />
måste <strong>modeller</strong>as med hög precision. Nackdelen med triangel<strong>modeller</strong> är att<br />
de blir väldigt minneskrävande att ta in i byggprojekteringsverktyg. I Figur<br />
4.8 är taket triangulerat och består <strong>av</strong> flera tusentals trianglar.<br />
34<br />
Figur 4.8 Modell skapad i <strong>3D</strong>Reshaper genom manuell extrahering <strong>av</strong> ytor.<br />
4.4.3 Sektionsmetoden<br />
Sektionsmetode bygger på att en modell skapas utifrån sektionslinjer. Dessa<br />
sektionslinjer kan skapas manuellt eller genereras automatiskt ur<br />
punktmolnet. Med hjälp <strong>av</strong> ett AutoCAD-plug-in kan det göras manuellt i<br />
CAD-miljö genom att ”snappa” på punkter i ett snitt. PointCloud och<br />
CloudWorx har även en funktion som med minsta kvadratmetoden<br />
automatiskt justerar in linjen för att passa optimalt längs ett snitt.<br />
CloudCube, <strong>3D</strong>Reshaper och RealWorks har en funktion för att automatiskt<br />
extrahera sektioner i ett punktmoln. Detta kan göras i valfri riktning och med<br />
ett fritt antal sektioner i ett specificerat intervall. På detta sätt skapas linjer<br />
som kan läsas in i alla CAD-program utan att vara beroende <strong>av</strong><br />
punktmolnets kompabilitet.<br />
I figur 4.9 visas en enkel modell för kyrkrummet som är skapad utifrån de<br />
horisontella sektionslinjerna. Observera att, eftersom skanningen har<br />
begränsats till interiören, är det endast den invändiga sidan <strong>av</strong> väggarna i<br />
modellen som är representativ.
Kap. 4 Resultat<br />
____________________________________________________________________<br />
Figur 4.9 Med hjälp <strong>av</strong> sektionslinjer kan en BIM-modell skapas o<strong>av</strong>sett BIMverktyg.<br />
4.4.4 Modellering direkt över punkmolnet<br />
Ett AutoCAD-plug-in gör det möjligt att rita en BIM-modell med<br />
punktmolnet som underlag. BIM-information kan skapas direkt i program<br />
som t.ex. AutoCAD Architecture. Ifall en BIM-modell önskas är det en fördel<br />
om inmätning har gjorts både in- och utvändigt eftersom alla objekt har en<br />
tjocklek t.ex. en vägg. Ska BIM-modellen överföras till Revit kan den<br />
exporteras och importeras dit med IFC-formatet 17 för att behålla<br />
informationen som är kopplad till de byggdelar som <strong>modeller</strong>ats. Modellen<br />
som skapas behöver inte vara en BIM-modell. Den kan vara en CAD-modell<br />
som skapats med punktmolnet som underlag.<br />
4.5 Användning <strong>av</strong> <strong>modeller</strong><br />
4.5.1 Google Sketchup<br />
Ytor blir sällan helt perfekta när de extraheras ur punktmoln och<br />
möjligheterna att modifiera ytorna är ofta begränsade i de olika<br />
punktmolnsprogramvarorna. Att importera modellen till Sketchup i t.ex.<br />
DXF-format gör det möjligt att enkelt modifiera ytorna. Detta går med hjälp<br />
<strong>av</strong> ett gratis plug-in att importera DXF- och DWG-filer även i gratisversionen<br />
<strong>av</strong> Sketchup (version 7). För att med Cyclone <strong>modeller</strong>a taket i kyrkan<br />
anpassades en cylinder. Eftersom det inte går att kapa ytan direkt i Cyclone<br />
exporterades hela cylindern för att sedan i Sketchup modifieras, se Figur<br />
4.10.<br />
35
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
36<br />
Figur 4.10 Sketchup fungerar utmärkt för att modifiera <strong>modeller</strong>ade ytor. Här syns<br />
modellen som skapats i Cyclone.<br />
En annan bra funktion med Sketchup är att det kan förenkla <strong>modeller</strong> genom<br />
att sammanfoga ytor som ligger i samma plan. Detta utförs direkt vid<br />
importering <strong>av</strong> en DXF- eller DWG-fil.<br />
Sketchup kan även användas för att drapera foto på ytor.<br />
4.5.2 Autodesk AutoCAD<br />
Eftersom AutoCAD är ett program som funnits länge på marknaden och<br />
används <strong>av</strong> väldigt många är alla <strong>modeller</strong>ingsprogrammen anpassade för<br />
att skapa <strong>modeller</strong> som kan importeras till AutoCAD. En lösning för att<br />
förenkla Cyclone-<strong>modeller</strong> på samma sätt som ”Merge coplanar faces” i<br />
Sketchup är att installera ett program som i AutoCAD importerar <strong>modeller</strong> i<br />
Leicas COE-format, Cyclone COE data transfer software som är gratis att ladda<br />
ner.<br />
Ytor som skapats med något AutoCAD-plug-in är givetvis anpassade för att<br />
användas med AutoCAD.<br />
4.5.3 Autodesk Revit Architecture<br />
Med viss reservation finns det i dagsläget inget plug-in-program för Revit<br />
som kan hantera stora punktmoln. Det finns däremot ett program,<br />
QuantaCAD 18 , som kan läsa in <strong>modeller</strong> <strong>av</strong> punktmolnet s.k. Laser Models.<br />
Utan att gå in på djupet kan dessa <strong>modeller</strong> beskrivas som solida <strong>modeller</strong><br />
som skapats utifrån punktmolnet (Quantapoint, 2009). Varje modell<br />
representerar en liten del <strong>av</strong> punktmolnet och kan laddas in i Revit en åt<br />
gången.<br />
I Revit kan CAD-<strong>modeller</strong> importeras eller användas som externa referenser<br />
via DXF-format som alla <strong>modeller</strong>ingsprogram kan exportera, se Figur 4.11.<br />
Det går även att importera Sketchup-<strong>modeller</strong> i Revit.
Kap. 4 Resultat<br />
____________________________________________________________________<br />
Figur 4.11 En och samma pelare syns här först i form <strong>av</strong> punkter sedan <strong>modeller</strong>ad i<br />
Cyclone med funktionen Fit to Cloud och Box. Till sist syns pelaren i Revit dit den<br />
importerats som DXF.<br />
4.5.4 Graphisoft ArchiCAD<br />
I dagsläget verkar det inte finnas något plug-in som kan läsa in punktmoln i<br />
ArchiCAD.<br />
ArchiCAD kan importera <strong>modeller</strong> i DWG- och DXF-format med flera. När<br />
modellen importerats blir inte ytorna solida utan dess yttre gränser blir<br />
enstaka linjer.<br />
Idén bakom ArchiCAD är att det ska användas för BIM-projektering där<br />
varje objekt är intelligent d.v.s. innehåller information och har tre<br />
dimensioner. En följd <strong>av</strong> detta är att ointelligenta objekt inte visas i <strong>3D</strong>visning<br />
vilket är önskvärt för CAD-<strong>modeller</strong> som importeras. En lösning på<br />
detta skulle kunna vara att använda ett plug-in för Sketchup-<strong>modeller</strong> i<br />
ArchiCAD. Under arbetets gång fanns dock inte denna plug-in tillgänglig för<br />
ArchiCAD 13 och kunde därför inte testas.<br />
En annan lösning för att visa en DWG- eller DXF-modell i <strong>3D</strong>-vy är att<br />
importera modellen som biblioteksobjekt. Detta medför dock att modellen<br />
endast kan visas och inte redigeras.<br />
4.6 Gratisprogramvaror för punktmoln<br />
Gratisprogramvaror kan vara användbara för att t.ex. beställare ska kunna ta<br />
del <strong>av</strong> resultatet utan att behöva ha dyr programvara. Nedan beskrivs tre<br />
gratisversioner som vi ansåg var värda att undersöka.<br />
4.6.1 Pointools View Free<br />
Gratisversionen View Free har samma gränssnitt som betalversionen. Största<br />
skillnaden mellan Pro- och gratisversionen är möjligheten att skapa och<br />
37
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
rendera genomflygningar som endast går i Pro-versionen, stillbilder i<br />
gratisversionen är begränsade till en sidlängd på 800 pixlar medan det i Proversionen<br />
är obegränsat. Vidare är mätfunktionen begränsad till 5 mätningar<br />
per uppstart i gratisversionen. Gratisversionen har samma<br />
importeringsmöjligheter som betalversionen.<br />
4.6.2 Leica TrueView<br />
I Cyclone kan alla Scanworlds enkelt publiceras på en gång och en<br />
översiktsbild skapas som visar alla uppställningar, se Bilaga 2 och 3. I en<br />
Trueview kan användaren enkelt och snabbt mäta <strong>av</strong>stånd och ta ut<br />
koordinater obegränsat antal gånger. I varje vy går det endast att rotera vyn,<br />
det går inte att panorera eller visualisera i <strong>3D</strong>. I en Trueview går det att<br />
n<strong>av</strong>igera mellan olika uppställningar samt göra markeringar och skriva ut<br />
vyer.<br />
4.6.3 Trimble RealWorks Viewer<br />
Gratisversionen <strong>av</strong> RealWorks har samma gränssnitt som betalversionen och<br />
har en hel del <strong>av</strong> de grundläggande funktionerna. Punktmoln kan importeras<br />
i samma format som fullversionen. För varje punktmoln kan rapporter för<br />
registreringen och visualiseringar för stationerna erhållas. Flera punktmoln<br />
kan importeras i samma vy och segmenteringar kan utföras på samma sätt<br />
som i betalversionen. Det går att panorera och zooma fritt i <strong>3D</strong>-vy och göra<br />
snitt och urklipp. Punktmoln kan exporteras till samma format som i<br />
betalversionen. Mätningar <strong>av</strong> <strong>av</strong>stånd och koordinater går att göra<br />
obegränsat antal gånger.<br />
38
____________________________________________________________________<br />
5 ANALYS<br />
5.1 Laserskanning och punktmoln<br />
Utan att gå in för mycket på just laserskanning ges ändå några kommentarer<br />
kring tekniken. Fördelarna jämfört med traditionell mätning med totalstation<br />
är främst snabbheten och mängden rumslig information som kan samlas in.<br />
Med totalstation måste varje punkt lagras en och en. Detta kan i vissa fall<br />
vara en tidsmässig fördel eftersom endast önskade punkter lagras vilket<br />
leder till att bearbetningen <strong>av</strong> data tar betydligt mindre tid. Punktmolnet blir<br />
visuellt enklare att förstå om det är draperat med fotografier.<br />
Ifall syftet med skanningen är att dokumentera, t.ex. en historisk byggnad, är<br />
punktmolnet en bra beskrivning eftersom det innehåller väldigt mycket<br />
information med hög noggrannhet.<br />
De flesta projekteringsprogram kan importera ett litet punktmoln i t.ex. DXFformat<br />
utan något plug-in-program. Antalet punkter är däremot betydligt<br />
färre än vad som vanligen behövs. Antalet är svårt att sätta en siffra på<br />
eftersom det beror dels på programmet och dels på datorns prestanda. Hur<br />
som helst finns det ett behov <strong>av</strong> programvaror som är särkskilt anpassade för<br />
att hantera och bearbeta punktmoln.<br />
5.1.1 Kompabilitet med skannerdata<br />
Vad gäller de olika programmens kompabilitet med olika skannerdata skiljer<br />
sig det en del mellan de olika programmen. Leicas programvaror<br />
rekommenderas givetvis inte för de med Trimbleskanner och vice versa.<br />
Eftersom alla program kan importera något ASCII-format finns det oftast sätt<br />
att importera punktmolnsdata o<strong>av</strong>sett tillverkare. Mellan en del program kan<br />
det bli problem ifall de gemensamma formaten är ASCII-format som bara<br />
innehåller koordinater. Då tilldelas inte punkterna några specifika färger<br />
vilket gör det svårt att urskilja objekt vid <strong>modeller</strong>ing. Det är även en klar<br />
nackdel vid visualiseringar. Detta problem uppstod vid exportering och<br />
importering från Cyclone till RealWorks där det gemensamma XYZ-formatet<br />
användes eftersom SIM-formatet inte fungerade för att importera <strong>av</strong> någon<br />
okänd anledning.<br />
I en arbetsprocess är så få filformatskonverteringar som möjligt att föredra<br />
eftersom det kan vara tidskrävande och bidra till informationsförluster. Vid<br />
val <strong>av</strong> programvaror är det därför viktigt att undersöka vilka format som<br />
stöds <strong>av</strong> programmen och om formatet är lämpligt. Exempelvis använder<br />
Point Cloud sig <strong>av</strong> PTZ-formatet för importering från Leica vilket medför att<br />
39
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
punktmolnet inte får ha genomgått funktionen Unify i Cyclone. Punktmoln<br />
som inte har genomgått Unify har onödigt hög punkttäthet på flera ställen<br />
vilket medför att punktmolnet tar mer minne i anspråk än ett punktmoln där<br />
punkttätheten reducerats.<br />
En fördel med CloudWorx är att det läser från Cyclone-databaser vilket<br />
medför att användaren med en knapptryckning kan ändra mellan foto- och<br />
intensitetsfärger. Det går även enkelt och snabbt att få in önskad del <strong>av</strong><br />
punkmolnet och ladda stor mängd punkter. Att programmet läser från<br />
databas är även en nackdel eftersom det då är det beroende <strong>av</strong> Cyclone.<br />
5.1.2 Hantering <strong>av</strong> punktmoln<br />
Olika program har olika förmåga att ladda punkter. Detta är <strong>av</strong> stor<br />
betydelse eftersom det är en fördel att kunna visa och arbeta med hela<br />
punktmolnet för en byggnad. Exempelvis behövs ofta hela punktmolnet när<br />
horisontella och vertikala sektionslinjer ska skapas. CloudWorx och Pointools<br />
Model är de AutoCAD-plug-in som fungerar bäst för att ladda många<br />
punkter samtidigt.<br />
Pointools, <strong>3D</strong>Reshaper, Cyclone och Realworks har funktioner för att<br />
reducera punktmolnet så att punktdensiteten för hela molnet hamnar under<br />
ett angivet värde. På detta sätt kan områden med onödigt hög punkttätheter<br />
reduceras.<br />
Point Cloud och CloudCube har båda problem med att hantera stora mängder<br />
data. I CloudCube delas stora punktmoln automatiskt in i flera olika träd.<br />
Då går det endast att ladda ett visst antal träd åt gången. Delningen <strong>av</strong><br />
punktmoln sker till synes ologiskt och det blir svårt att arbeta när alla<br />
punkter inte kan visas samtidigt.<br />
I Cyclone och CloudWorx är det enkelt att välja en nivå för hur många<br />
punkter som ska visas. Därför går det att arbeta med en stor mängd punkter i<br />
samma vy.<br />
5.2 Modellering <strong>av</strong> punktmoln<br />
Det finns en uppsjö <strong>av</strong> programvaror som förenklar punktmolnsbearbetning<br />
på olika sätt men flera program har olika fördelar och nackdelar eftersom de<br />
riktar sig till olika målgrupper. Hårdvaran för skanning är väl utvecklad<br />
medan mjukvaran inte har hunnit med i utvecklingen för att kunna utnyttja<br />
tekniken till fullo.<br />
Behovet <strong>av</strong> <strong>modeller</strong>ing beror helt på vad syftet med skanningen är. Det kan<br />
t.ex. röra sig om en renovering där modellen ska användas som<br />
40
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
projekteringsunderlag eller en kontroll <strong>av</strong> en redan projekterad modell.<br />
Inmätningen ska kanske användas för förvaltning eller för att en<br />
nybyggnation ska ske i anslutning till en befintlig byggnad. Om modellen<br />
ska användas som projekteringsunderlag i samband med renovering är det<br />
antagligen vissa delar <strong>av</strong> byggnaden som är extra viktiga. Ifall en redan<br />
projekterad modell ska kontrolleras är det inte nödvändigt att göra detta mot<br />
en modell utan den kan kontrolleras direkt mot punktmolnet i ett<br />
samgranskningprogram t.ex. N<strong>av</strong>isworks från Autodesk. Inom förvaltning är<br />
ofta punktmolnet en bra beskrivning <strong>av</strong> byggnaden eftersom det innehåller<br />
mycket information men är syftet att koppla information till objekt eller rum<br />
är en modell att föredra.<br />
Punktmolnet som skapades vid skanningen <strong>av</strong> Torstuna kyrka består <strong>av</strong> ca.<br />
74 miljoner punkter och har en filstorlek på ca. 4 GB. Storleken på den<br />
skapade modellen i Cyclone blev cirka 1.5 MB som dwg-fil och efter<br />
förenkling i Sketchup tog den cirka 0,5 MB.<br />
5.2.1 Generera ytor<br />
Triangulering lämpar sig väl för oregelbundna ytor som t.ex. terräng. För<br />
<strong>byggnader</strong> är inte metoden särskilt lämplig eftersom de flesta element i en<br />
byggnad är regelbundna.<br />
CloudCubes funktion QuadSurface är en funktion som inte något <strong>av</strong> de andra<br />
programmen har. För <strong>byggnader</strong> lämpar sig rektangel<strong>modeller</strong> bättre än<br />
triangel<strong>modeller</strong> eftersom <strong>byggnader</strong> oftast har raka brytlinjer och jämna<br />
ytor. I Figur 5.1 syns en del <strong>av</strong> takvalvet som en rektangel- respektive<br />
triangelmodell. Att användaren själv kan ange upplösningen <strong>av</strong> rektanglar<br />
gör det enkelt för användaren att anpassa noggrannheten efter hur pass<br />
oregelbunden ytan är och vilken noggrannhet som önskas. Ju högre<br />
upplösning <strong>av</strong> rektanglar desto mer minneskrävande blir modellen givetvis.<br />
Figur 5.1 Triangel- och rektangelmodell <strong>av</strong> en del <strong>av</strong> takvalvet i kyrkan.<br />
41
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
I Cyclone och RealWorks finns det inget sätt att undvika att ytor inte spänner<br />
över områden som inte innehåller punkter. Parametrar som finns i Cyclone<br />
styr endast vilka punkter som ska vara med i urvalets yttre gränser. En<br />
fördel med dessa två program är att de, istället för att göra en yta <strong>av</strong> flera<br />
rektanglar, kan anpassa en cylinder. Eftersom denna cylinder är tolkad som<br />
en regelbunden yta är den mindre minneskrävande. Däremot måste<br />
cylindern modifieras för att bli halv, vilket inte går att göra i något <strong>av</strong><br />
programmen. I RealWorks uppfattas funktionerna för generering <strong>av</strong> ytor<br />
inte lika <strong>av</strong>ancerade som i Cyclone.<br />
<strong>3D</strong>Reshaper skapar plana ytor i två steg. Först extraheras konturlinjerna <strong>av</strong><br />
en plan yta med <strong>av</strong> användaren bestämd toleransnivå. Därefter måste ytan<br />
skapas inom dessa konturlinjer vilket är ett onödigt steg i denna process.<br />
Vidare finns ingen smidig funktion för att förlänga eller kapa ytor för att<br />
skapa hörn. Resultatet blir således en modell med ytor som inte bildar hörn.<br />
5.2.2 Skapa sektionslinjer<br />
I Point Cloud placeras varje linje som ritas med elevationen som definierats<br />
som Z=0 i det rådande koordinatsystemet. Detta anses vara en nackdel<br />
eftersom linjen då förlorar sin tredje dimension. Ifall väggar lutar eller på<br />
annat sätt är oregelbundna kan olika sektionslinjer skapas för olika höjder.<br />
Dessa sektionslinjer kan användas i samband med sektionsmetoden.<br />
CloudWorx och framförallt CloudCube har bättre funktioner för att rita och<br />
generera sådana sektionslinjer. CloudCubes funktion för att skapa<br />
konturlinjer är inte så bra som Figur 3.5 ger sken <strong>av</strong>. Faktum är att i figuren<br />
består konturlinjerna <strong>av</strong> över 160 000 linjer. Funktionen för att sammanfoga<br />
de enstaka linjerna till sammanhängande linjer klarade inte <strong>av</strong> så många<br />
linjer. Även om antalet linjer reducerades kraftigt gick det ändå inte att<br />
sammanfoga linjerna. Detta gör att konturlinjerna inte är särskilt användbara<br />
eftersom de blir mycket minneskrävande. Ett önskvärt tillägg till funktionen<br />
är att det ska finnas en parameter som styr hur pass väl konturlinjerna ska<br />
sammanstämma med punktmolnet. Därmed skulle användaren kunna styra<br />
antalet genererade linjer beroende på vilken noggrannhet som önskas. Det<br />
hade också varit bra med en funktion för att kunna anpassa bågar till ett<br />
punktmoln t.ex. för takvalvet. I så fall skulle inte konturlinjer för valv bestå<br />
<strong>av</strong> många små raka linjer utan <strong>av</strong> en båge.<br />
Programmet RealWorks funktion för att automatiskt generera sektionslinjer<br />
fungerar riktigt bra men det är en klar nackdel att ta fram linjer i ett program<br />
för att sedan arbeta med dem i ett annat. När sektionslinjer genreras<br />
automatiskt är det viktigt att kontrollera resultatet. Icke representativa<br />
punkter kan bidra till att placera en sektionslinje felaktigt.<br />
42
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
Programmet <strong>3D</strong>Reshapers funktion för att automatiskt generera sektionslinjer<br />
lider <strong>av</strong> samma problem som RealWorks med icke representativa punkter<br />
som bidrar till felaktiga sektionslinjer samt att sektionslinjerna ofta genar vid<br />
skarpa hörn. Med rätt inställningar går det dock att få bra resultat.<br />
5.2.3 Användarvänlighet<br />
För de som inte är vana vid att arbeta i AutoCAD rekommenderas inget<br />
AutoCAD-plug-in. Alla plug-inprogrammen bygger på att komplettera<br />
programmet som de används i. Användaren bör därför vara bekant med<br />
kommandon och funktioner i AutoCAD.<br />
Eftersom CloudCube har många och <strong>av</strong>ancerade funktioner jämfört med de<br />
andra plug-inprogrammen kan detta uppfattas som mindre användarvänligt.<br />
Det tar längre tid att lära sig programmet men det har potential att i längden<br />
spara mer tid med sina smarta funktioner. Alla plug-inprogram har tydliga<br />
hjälp<strong>av</strong>snitt som fungerar bra för att lära sig programmen.<br />
Edgewise anses vara användarvänligt med ett modernt gränssnitt med Ribbon<br />
meny. Det finns pedagogiska instruktioner bl.a. en interaktiv Flash-video där<br />
användaren med hjälp <strong>av</strong> instruktioner får klicka sig genom processen precis<br />
som i det riktiga programmet.<br />
I Cyclone uppfattas flera <strong>av</strong> funktionerna vara svåra att hitta och det kan vara<br />
svårt att förstå vad de egentligen gör. Hjälp<strong>av</strong>snittet i programmet är inte<br />
särskilt utförligt eller pedagogiskt. När användaren väl lärt sig vilka<br />
funktioner som finns och var de finns är det enkelt och snabbt att arbeta i<br />
programmet. Hjälp<strong>av</strong>snittet i RealWorks är utförligare än Cyclones och<br />
funktionerna är lättare att hitta. Däremot är funktionerna svårare att utföra<br />
och det är svårt att snabbt generera en yta enligt önskemål. Ofta genereras<br />
ytan på ett helt annat sätt än vad som var tänkt. Antagligen är detta inte<br />
något problem för en van användare.<br />
Gränssnittet i <strong>3D</strong>Reshaper är inte helt enkelt och det tar ett tag att lära sig alla<br />
symboler eller att hitta i menyerna men hjälp<strong>av</strong>snittet är mycket bra.<br />
Kortkommandon saknas nästan helt vilket blir mycket frustrerande när<br />
monotona arbetsprocesser ska utföras i programmet.<br />
Pointools program är alla mycket användarvänliga. Gratisversionen <strong>av</strong> View<br />
går snabbt att lära sig vilket är en stor fördel. Hjälp<strong>av</strong>snittet är bra men<br />
behövs oftast inte för att förstå programmet.<br />
43
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
5.2.4 Modelleringsmetoder<br />
Eftersom skanningen <strong>av</strong> kyrkan begränsades till interiören blev inte BIM<strong>modeller</strong><br />
lämpliga att skapa. Detta bidrog till att de bägge metoderna,<br />
sektionsmetoden och <strong>modeller</strong>ing direkt över punktmoln, ägnades mindre tid.<br />
Noggrannheten med de bägge metoderna beror mycket på hur noggrant<br />
sektionerna och elementen ritas och inte metoden i sig och därför ansågs det<br />
inte lämpligt att lägga ner alltför mycket tid på detta. Istället lades desto mer<br />
tid på att analysera de bägge metoderna som genererar ytor ur punktmolnet.<br />
Dessa metoder anser vi vara framtiden eftersom de använder redan<br />
tillgänglig information för att automatiskt generera en förenklad CADmodell.<br />
För att skapa en <strong>3D</strong>-modell ur ett punktmoln finns det flera vägar att gå.<br />
Vilken metod som väljs beror på vad modellen ska användas till och vilka<br />
mjukvaror som finns tillgängliga. Vid skapandet <strong>av</strong> BIM-<strong>modeller</strong> kan med<br />
fördel en kombination <strong>av</strong> sektionsmetoden och direkt <strong>modeller</strong>ing över<br />
punkmolnet användas. Beroende på användning <strong>av</strong> modellen ställs olika kr<strong>av</strong><br />
på precision. Ett alternativ för en modell med högre noggrannhet är att skapa<br />
en modell bestående <strong>av</strong> ytor som genererats ur punktmolnet. Manuell<br />
extrahering <strong>av</strong> ytor tar längre tid än automatisk men användaren har bättre<br />
kontroll över hur ytorna skapas. Chansen för att upptäcka ytor som<br />
genererats fel är större när varje yta genreras en åt gången och användaren<br />
själv bestämmer vilka punkter som ska vara med i urvalet.<br />
En förenkling <strong>av</strong> ytorna kan ske genom att skapa ytor som i huvudsak har<br />
90-gradiga vinklar till andra ytor vilket programmet Edgewise har<br />
funktioner för. Det som behövs för att förbättra Edgewise är möjligheter att<br />
generera mer än plana ytor.<br />
5.3 Jämförelse <strong>av</strong> skapade <strong>modeller</strong><br />
I detta <strong>av</strong>snitt jämförs de i fallstudien skapade <strong>modeller</strong>na med det<br />
ursprungliga punktmolnet. Denna analys utfördes som tidigare nämts i<br />
programmet <strong>3D</strong>Reshaper vilket har en mycket bra funktion för detta<br />
ändamål. Konverteringen till IGES kan dock leda till vissa förluster <strong>av</strong><br />
geometrier men för kvalitetssäkringens skull påverkar det inte nämnvärt. För<br />
kontroll <strong>av</strong> <strong>modeller</strong> har färgskalan i Figur 5.2 använts för <strong>av</strong>vikelser mellan<br />
ytor och punktmolnet.<br />
44
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
5.3.1 Manuell extrahering <strong>av</strong> ytor<br />
Figur 5.2 Färgskalan (i enhet<br />
meter) som användes vid<br />
jämförelse mellan <strong>modeller</strong> och<br />
punktmolnet.<br />
Figur 5.3 Här syns kontroll <strong>av</strong> Cyclone-modellen till vänster och <strong>3D</strong>Reshapermodellen<br />
till höger. De har jämförts med det urspungliga punktmolnet och<br />
färgskalan syns i figur 5.2.<br />
Vid kontroll <strong>av</strong> nogrannheten för <strong>3D</strong>Reshaper- och Cyclone<strong>modeller</strong>na blev<br />
resultatet att största delen <strong>av</strong> modellen ligger inom +/- 1 centimeters<br />
nogrannhet (mörkt grönt område), se Figur 5.3. De största <strong>av</strong>vikelserna för<br />
Cyclone-modellen är vid takvalvet. Detta är väntat eftersom taket<br />
<strong>modeller</strong>ades genom att en cylinder anpassades för nästan hela takvalvet<br />
men i verkligheten har takvalvet en mer oregelbunden form. På<br />
sidoskeppens tak beror <strong>av</strong>vikelserna på nedböjningar mellan balkarna.<br />
45
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Med tanke på att många ytor i Cyclone-modellen har modifierats efter att de<br />
genererats, för att skapa hörn m.m. (se Figur 4.2), anses noggrannheten vara<br />
förvånansvärt god.<br />
Bortsett från takvalvet är <strong>3D</strong>Reshaper-modellen till synes lika noggran som<br />
Cyclone-modellen. Till skillnad från Cyclone-modellen har inte ytorna i<br />
<strong>3D</strong>Reshaper modifierats efter att de genererats (se Figur 4.8). Tidsmässigt tog<br />
Cyclone-modellen längre tid att skapa men den är också mer detaljerad och<br />
ser bättre ut, t.ex. vad gäller hörn och raka brytlinjer.<br />
Anledningen till att takvalvet har högre noggrannhet i <strong>3D</strong>Reshaper-modellen<br />
är att det har triangulerats. Triangulering hade lik<strong>av</strong>äl kunnat utföras med<br />
Cyclone men olika metoder användes för att kunna jämföra skillnaden<br />
mellan att triangulera och anpassa en form. Det är mycket tydligt vilken<br />
metod som kan bli mest noggrann men fördelarna med cylinderformen är att<br />
den består <strong>av</strong> betydligt färre ytor.<br />
5.3.2 Automatisk extrahering <strong>av</strong> ytor<br />
Figur 5.4 Här syns kontrollen <strong>av</strong> modellen som skapades i Sketchup med underlaget<br />
från Edgewise.<br />
Vid kontroll <strong>av</strong> resultatet från modellen som skapats med hjälp <strong>av</strong> Edgewise<br />
framgår att nogrannheten är mindre än +/- 5 centimeter på flera ställen, se<br />
Figur 5.4. Anledning till att denna modell har lägre noggranhet än den<br />
manuella metoden beror på förenklingar som gjorts vid automatisk<br />
extrahering <strong>av</strong> ytor. Ytorna extraherades med standardinställningarna i<br />
Edgewise men kan med största sannolikhet ge ett bättre resultat med andra<br />
inställningar.<br />
Takvalvet stämmer dåligt överens eftersom Edgewise endast extraherar<br />
plana ytor ur punktmoln. Ett försök gjordes dock att passa in en halv<br />
cylinder för att <strong>modeller</strong>a taket.<br />
46
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
5.3.3 Modellering direkt över punktmoln och sektionsmetoden<br />
Figur 5.5 Här syns modellen som skapades med en kombination <strong>av</strong> sektionsmetoden<br />
och <strong>modeller</strong>ing direkt över punktmoln.<br />
Färgerna i Figur 5.5 visar på flera <strong>av</strong>vikelser i storleksordning strax över 5<br />
cm.<br />
Sektionsmetoden och <strong>modeller</strong>ing direkt över punktmoln har bara använts<br />
för att <strong>modeller</strong>a väggar, pelare och golv eftersom skanning bara har utförts<br />
invändigt och då anses metoderna mindre lämpliga.<br />
Vilka programvaror som används för de bägge metorna är mindre viktigt<br />
eftersom noggrannheten i allra högsta grad beror på användaren. Däremot<br />
kan funktioner för att anpassa eller generera sektionslinjer bidra till en högre<br />
noggranhet jämfört med att bara rita linjer.<br />
5.4 Publicering och visualisering<br />
Programmen Pointools View och Edit används för att göra visualiseringar<br />
och är därför inte jämförbart med något annat <strong>av</strong> de testade programmen.<br />
Enkelheten och snabbheten vid rundvandring i programmen gör att en bra<br />
överblick <strong>av</strong> punktmolnet snabbt uppnås. Att kunna leverera denna<br />
möjlighet även till kunder genom gratisversionen är ett stort plus.<br />
För att göra en CAD-modell mer visuellt tilltalande kan ytorna enkelt<br />
draperas med foto i Sketchup eller <strong>3D</strong>Reshaper.<br />
Att programmet RealWorks Viewer har en funktion för exportering anses<br />
vara användbart eftersom exempelvis en beställare på egen hand kan utföra<br />
en manuell segmentering och använda önskad del <strong>av</strong> punktmolnet istället<br />
för att använda hela. Vidare kan användaren konvertera punktmolnet till ett<br />
annat format.<br />
Programmet Trueview anses vara det sämre <strong>av</strong> de tre gratisprogrammen<br />
mycket på grund <strong>av</strong> det inte går att undersöka hela punktmolnet i <strong>3D</strong>.<br />
47
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Däremot kan Trueviews publiceras via internet vilket kan vara användbart<br />
när många olika parter ska ta del <strong>av</strong> resultatet snabbt.<br />
5.5 Kostnad och tid<br />
Det är svårt att <strong>av</strong>göra vilka program som är mest prisvärda. I regel gäller att<br />
ju dyrare desto fler funktioner. Tidsmässiga aspekter är väldigt svåra att ta<br />
hänsyn till eftersom det krävs viss erfarenhet <strong>av</strong> programmen innan det går<br />
att använda programmets fulla potential. Vissa program användes mer än<br />
andra i arbetet främst på grund <strong>av</strong> tillgången till licensdagar och vilka<br />
program som uppfattades ha störst potential.<br />
Programmen CloudWorx och Point Cloud kostar ungefär lika mycket och<br />
har ungefär samma funktioner. Dock rekommenderas CloudWorx för dem<br />
som använder Cyclone eftersom inga punktmoln behöver exporteras och<br />
importeras vilket är tidsödande och kan leda till problem. Programmet<br />
CloudCube är betydligt dyrare än de andra plug-in-programmen men har<br />
också betydligt fler funktioner. Programmet saknar konstigt nog funktioner<br />
för att <strong>modeller</strong>a formelement som anses vara en nackdel.<br />
Pointools model är det billigaste plug-in-programmet men det är också det<br />
med minst funktioner. Det rekommenderas främst för exempelvis<br />
projektörer som använder punktmoln som underlag i CAD-miljö och inte för<br />
de som bearbetar punktmoln och/eller skapar <strong>modeller</strong>.<br />
Att programmet Cyclone är mer än 100 000 kronor dyrare än RealWorks är<br />
anmärkningsvärt. Cyclone har dock något mer <strong>av</strong>ancerade funktioner för<br />
<strong>modeller</strong>ing och det har CloudWorx som en förlängd arm. Valet mellan<br />
RealWorks och Cyclone är dock inget som ska analyseras djupare eftersom<br />
de främst är lämpade för olika skannrar. Tidsåtgången för att <strong>modeller</strong>a i de<br />
bägge programmen uppskattas vara lika.<br />
<strong>3D</strong>Reshaper anses vara ett prisvärt program eftersom det relativt snabbt kan<br />
generera plana ytor manuellt för en hel byggnad. Programmet har många<br />
olika funktioner för att arbeta med punktmoln och analysera <strong>modeller</strong> som<br />
också ska vägas in i priset.<br />
Att bedöma programmet Edgewise konstadsmässigt är svårt eftersom det<br />
inte har någon konkurrent. Det har potential att mycket snabbt skapa<br />
<strong>modeller</strong> som automatiskt genererats ur punktmoln. I skrivande stund<br />
släpper ClearEdge<strong>3D</strong> en uppdatering som möjliggör satsvis bearbetning <strong>av</strong><br />
flera stationsuppställningar. Tidigare var detta tidskrävande när varje<br />
uppställning fick bearbetas var för sig.<br />
48
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
Programmen Pointools View och Edit är också de enda programmen i sitt<br />
slag som testats. Att köpa betalversionen är endast nödvändigt för att<br />
visualisera och redigera punktmolnets utseende.<br />
5.6 Sammanställning <strong>av</strong> programvarors för- och nackdelar<br />
I Tabell 5.1 visas en sammanställning <strong>av</strong> de undersökta programmens för-<br />
och nackdelar vid punktmolnshantering.<br />
49
50 Tabell 5.1 Omdömen om de olika programmen för hantering <strong>av</strong> punktmoln.<br />
Fördelar Nackdelar<br />
Flera <strong>av</strong>ancerade funktioner för <strong>modeller</strong>ing <strong>av</strong><br />
Dyrt. Ytor täcker hål o<strong>av</strong>sett <strong>av</strong>stånd mellan punkterna.<br />
Cyclone formelement. Bra på att ladda stor mängd punkter och<br />
Begränsade möjligheter att modifiera ytor.<br />
reducera punkttätheten.<br />
Cloudworx Bra på att ladda stor mängd punkter. Enkelt och har de Kräver att det finns tillgång till Cyclone. Svårt att <strong>av</strong>göra om<br />
Pro<br />
viktigaste funktionerna.<br />
anpassningen <strong>av</strong> sektionslinje blir bra.<br />
Billigt i jämförelse med Cyclone. Enkel och snabb funktion Ytor täcker hål o<strong>av</strong>sett <strong>av</strong>stånd mellan punkterna. Kan ej<br />
RealWorks för att generera sektionslinjer. Avancerad<br />
automatiskt hitta punkter i samma plan för att sedan<br />
<strong>modeller</strong>ingsfunktioner för formelement.<br />
generera yta.<br />
Mycket lättn<strong>av</strong>igerat och väldigt bra för visualisering <strong>av</strong> stora<br />
Pointools<br />
punktmoln. Gratisversionen ger stora möjligheter för kund Begränsad segmentering i Edit.<br />
Edit & View<br />
att n<strong>av</strong>igera direkt i punktmolnet. Stödjer många filformat.<br />
P. Model Billig enkel plugin. Få funktioner. Kräver POD-format.<br />
Ej funktion för <strong>modeller</strong>ing <strong>av</strong> formelement. Dåligt på att<br />
Avancerade funktioner för generering <strong>av</strong> ytor. Många olika<br />
CloudCUBE ladda stor mängd punkter. Har en tendens att krasha när stor<br />
funktioner för att generera sektions- och konturlinjer.<br />
mängd data behandlas. Oförståeliga felmeddelanden.<br />
Dåligt på att ladda stor mängd punkter. Mycket begränsade<br />
möjligheter att generera ytor.<br />
Förhållandevis billigt och har de viktigaste funktionerna.<br />
Enkelt att <strong>av</strong>göra om anpassning <strong>av</strong> sektionslinje blir bra.<br />
Annars kan funktionen enkelt stängas <strong>av</strong>.<br />
Point Cloud<br />
Pro<br />
Extraherar endast plana ytor. Kan bara bearbeta en<br />
stationsuppställning åt gången. Kan tyckas dyrt eftersom<br />
programet bara gör i princip en sak.<br />
Enda programmet som klarar att automatiskt generera plana<br />
ytor för en hel byggnad.<br />
Edgewise<br />
Begränsade möjligheter att modifiera ytor.<br />
Programmets många funktioner, däribland möjligheten att<br />
jämföra punktmoln med modell. Stödjer många filformat.<br />
<strong>3D</strong>Reshaper
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
5.7 Modellernas kompabilitet<br />
Ytor som skapats med något AutoCAD-plug-in skapas som block och<br />
fungerar därför utmärkt i AutoCAD. I Revit och ArchiCAD fungerar de inte<br />
lika bra.<br />
Vad gäller ytor som skapats i de andra programmen rekommenderas att<br />
exportera modellen som DXF-fil och därefter importera DXF-filen till<br />
Sketchup och spara den som antingen DWG-, DXF- eller SKP-format. Detta<br />
är <strong>av</strong> stor fördel när det gäller import till de olika BIM-verktygen. Revit är det<br />
enda <strong>av</strong> de tre programmen som klarar att importera SKP-filer. Ifall SKPformatet<br />
används innebär inte steget via Sketchup någon ökad licenskostnad<br />
eftersom gratisversionen fungerar utmärkt för detta. Ifall modellen däremot<br />
skall sparas i något annat format (DXF, DWG m.fl.) krävs betalversionen.<br />
I Figur 5.6 syns skillnaden mellan att i Revit länka en DXF-fil som har gått<br />
igenom Sketchups funktion Merge coplanar faces och en som inte har gjort det.<br />
I den som inte har gjort det är ytorna indelade i flera trianglar som ger en<br />
större filstorlek.<br />
Figur 5.6 Till vänster syns en vägg som länkats in till Revit utan att ha sparats om i<br />
Sketchup. Till höger syns samma vägg men som reducerats med funktionen ”Merge<br />
coplanar faces” i Sketchup.<br />
När det gäller att importera DXF-filer till BIM-verktyget ArchiCAD är det<br />
också en fördel att gå via Sketchup. ArchiCAD 13 kan dock inte importera<br />
SKP-filer. Istället rekommenderas att importera modellen till Sketchup och<br />
sedan spara den i som DWG eller DXF.<br />
För ytor skapade i programmet Cyclone rekommenderas att använda COEformatet<br />
för överföring till AutoCAD. Därmed behöver inte steget genom<br />
Sketchup göras utan ytorna kan importeras direkt utan att ytorna består <strong>av</strong><br />
51
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
onödiga trianglar. I AutoCAD kan modellen sparas som DWG eller DXF och<br />
sedan importeras till Revit eller ArchiCAD.<br />
5.8 Utvärdering <strong>av</strong> tillvägagångssätt<br />
Svaren på frågorna i arbetet är inte något som vi har hittat i någon litteratur.<br />
Ett sätt som användes var att genom relevanta forum på internet (The Laser<br />
Scanning Forum, 2010) få idéer på lösningar och sedan på egen hand testa<br />
dem. Detta medför en viss osäkerhet och eventuell kan andra lösningar<br />
finnas för att skapa <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong>.<br />
Eftersom TLS är en relativt ny teknik och programvaror för <strong>modeller</strong>ing ur<br />
punktmoln inte funnits särskilt länge är det inte många som har kunskaper<br />
inom ämnet. Detta gör det svårt att ta del <strong>av</strong> expertkunskaper som företag<br />
inte vill <strong>av</strong>slöja <strong>av</strong> förståeliga skäl.<br />
Eventuella felkällor<br />
52<br />
Vi hade inte tillräckligt med tid för att grundligt lära oss alla<br />
funktioner och finesser i varje program. På så vis kan funktioner har<br />
missats eftersom de ofta heter olika i olika program.<br />
Av praktiska skäl testades olika program på olika datorer med<br />
varierande prestanda. Vissa funktioner kunde inte användas och detta<br />
skulle kunna bero på datorns prestanda.<br />
Vi använde endast skannad data från Leica-skanner vilket medförde<br />
vissa svårigheter att arbeta i RealWorks eftersom punkternas<br />
färginformation inte följde med vid export/import.<br />
Exporteringsfunktion i Edgewise saknades i testversionen vilket<br />
gjorde att programmet inte kunde testas vad gäller precision vid olika<br />
toleransinställningar.<br />
5.9 Framtid<br />
Antagligen kommer det inom en snar framtid att dyka upp plug-in-program<br />
till Revit och ArchiCAD som klarar <strong>av</strong> att läsa in stora mängder punkter. Det<br />
kommer ändå att finnas ett behov <strong>av</strong> CAD-<strong>modeller</strong> eftersom de är mycket<br />
mindre minneskrävande och bättre att använda som underlag för BIMprojektering.<br />
Programmet Edgewise har potential att spara flera arbetstimmar och<br />
antagligen har denna metod framtiden för sig när det gäller <strong>modeller</strong>ing<br />
eftersom den automatiskt genererar CAD-<strong>modeller</strong>. Troligtvis har vi bara<br />
sett början på utvecklingen <strong>av</strong> program för punktmolnshatering. Ständigt
Kap. 5 Analys<br />
____________________________________________________________________<br />
utveckling <strong>av</strong> datorer och bättre programvaror, som automatiserar<br />
processen, kommer leda till att CAD-<strong>modeller</strong> kan skapas snabbare och<br />
därmed billigare.<br />
Förslag på framtida studier.<br />
Laserskanning till hjälp vid BIM-projektering. Att koppla information<br />
till de skapade CAD-<strong>modeller</strong>na är nästa steg. Detta är <strong>av</strong> intresse för<br />
att kunna integrera skannad data vid BIM-projektering.<br />
Jämförelse <strong>av</strong> programvaror vid CAD-<strong>modeller</strong>ing <strong>av</strong> installationer i<br />
<strong>byggnader</strong>. Installationer, som ofta är i form <strong>av</strong> rör, kanaler och<br />
ledningar, kräver ofta specialiserade programvaror och metoder för<br />
att extrahera den information som efterfrågas.<br />
Jämförelse <strong>av</strong> programvaror vid CAD-<strong>modeller</strong>ing <strong>av</strong> anläggningar.<br />
Vid skanning <strong>av</strong> t.ex. vägar, broar och tunnlar finns särskilt anpassade<br />
programvaror.<br />
Utsättning med <strong>3D</strong>-modell som underlag. Vid BIM-projektering<br />
skapas en <strong>3D</strong>-modell men kan den användas för utsättning?<br />
5.10 Rekommendationer till <strong>Bjerking</strong><br />
Förhoppningsvis ger denna rapporten en tydlig bild <strong>av</strong> vilka alternativ som<br />
finns vad gäller programmvaror och tillvägagångssätt för att skapa CAD<strong>modeller</strong><br />
ur punktmoln. För <strong>Bjerking</strong>, som har en Leica-skanner och licenser<br />
för programmen Cyclone och CloudWorx, finns det bra förutsättningar för<br />
att kunna skapa CAD-<strong>modeller</strong> genom manuell extrahering <strong>av</strong> ytor,<br />
sektionsmetoden och <strong>modeller</strong>ing direkt över punktmolnet. Med rätt kunskaper<br />
och med lite erfarenhet <strong>av</strong> att skapa CAD-<strong>modeller</strong> i dessa programvaror kan<br />
kompletta <strong>modeller</strong> skapas utan att investera i fler programvaror.<br />
Övriga program som eventuellt införskaffas <strong>av</strong> <strong>Bjerking</strong> i framtiden bör ge<br />
ett mervärde som kan locka nya kunder och/eller ge en tidsbesparing som<br />
anses lönsam med hänsyn till licenskostnaden. Denna kostnad är ganska stor<br />
för de flesta <strong>av</strong> de undersökta programvarorna och programmen bör<br />
användas frekvent för att ge lönsamhet. För att spara tid anses Edgewise<br />
vara det program som har störst potential. Edgewise är dock anpassat till att<br />
skapa <strong>modeller</strong> <strong>av</strong> enkel 90 gradig arkitektur och kräver denna typ <strong>av</strong> projekt<br />
för att kunna utnyttjas till fullo. När formerna blir mer komplexa och inte<br />
kan representeras <strong>av</strong> stora plana ytor, ger inte Edgewise någon större<br />
tidsbesparing.<br />
53
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
<strong>Bjerking</strong>s nuvarande programvaror är anpassde för ett brett<br />
användningsområde och de är bra för att skapa CAD-<strong>modeller</strong>. Vi anser det<br />
olämligt för <strong>Bjerking</strong> att investera i ytterligare programvaror eftersom<br />
behovet inte uppfattas som särskilt stort i dagsläget. Eventuellt ökar behovet<br />
i framtiden och då kan det bli aktuellt med ytterligare programvaror.<br />
54
____________________________________________________________________<br />
6 SLUTSATSER<br />
Följande slutsatser har framkommit under arbetets gång:<br />
Bland de programvaror som har undersökts i studien är det stora<br />
skillnader i hur bra programmen hanterar stora punktmoln. Ofta<br />
behöver punktmoln reduceras för att hela punktmolnet ska kunna<br />
visas på en gång. I regel gäller att plug-in-programmen är sämre på<br />
att importera stor mängd punkter.<br />
Vissa programvaror är särskilt anpassade för vissa tillverkares<br />
skannrar men oftast går det att använda data även från andra<br />
skannrar genom att exportera och importera ett ASCII-format.<br />
Behovet <strong>av</strong> <strong>modeller</strong> beror mycket på syftet med inmätningen och<br />
önskemål från beställaren. Ibland räcker det med att ett punktmoln<br />
används, ibland behövs bara 2D-ritningar, ibland önskas <strong>3D</strong>-<strong>modeller</strong><br />
eller till och med BIM-<strong>modeller</strong>.<br />
Vilken metod som bör användas när en <strong>3D</strong>-modell skapas beror på<br />
önskad noggrannhet, utseende, tidsåtgång (kostnad) och tillgänglig<br />
programvara.<br />
När ytor genereras ur punktmoln kan resultatet se annorlunda ut<br />
beroende på vilket program och vilken funktion som används. För<br />
<strong>byggnader</strong> anses inte triangulering vara en lämplig metod. Istället bör<br />
ytorna skapas med regelbundna former som på bästa sätt<br />
sammanfaller med punkter i molnet. På detta sätt blir modellen<br />
mindre minneskrävande och enklare att arbeta med i<br />
projekteringsverktyg.<br />
Ju noggrannare en modell behöver vara desto längre tid har det tagit<br />
att skapa den och/eller desto mer minneskrävande och svårförståelig<br />
är den. Exempelvis kan triangel<strong>modeller</strong> stämma väldigt bra överrens<br />
med punktmolnet men då innehåller modellen antagligen väldigt<br />
många trianglar.<br />
Edgewise har en till synes unik funktion för att automatiskt generera<br />
ytor ur punktmoln. Programmet blir antagligen ännu bättre i<br />
framtiden om det kan hantera punkter från olika<br />
stationsuppställningar på en gång och generera mer än plana ytor.<br />
Flera <strong>av</strong> programvarorna kostar väldigt mycket och det kan vara svårt<br />
för aktörer att beräkna hur programmen kan bidra med att öka<br />
intäkterna eller minska kostnaderna. Vinsten med programmen kan<br />
antingen vara tidsmässig eller att skapa ett mervärde och ett resultat<br />
som kan tänkas locka kunder.<br />
55
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
56
____________________________________________________________________<br />
7 REFERENSER<br />
Björck, B (2010). Svenska kyrkan, Uppsala stift (Muntlig information, januari<br />
25)<br />
Evertsson, R (2010). Leica Geosystems AB, (Muntlig information, mars 17).<br />
Faltz, K. (2010). Kubit Point Cloud, Dresden, Tyskland (Muntlig<br />
information, mars 17)<br />
Sveriges riksbank (2010). Månadsgenomsnitt på valutakurser,<br />
http://www.riksbank.se/templates/stat.aspx?id=16747 (2010-04-04)<br />
Graphisoft (2010). ArchiCAD - utvecklat <strong>av</strong> arkitekter för arkitekter,<br />
www.graphisoft.se/page21095656.aspx (2010-03-25)<br />
Guarnieri, A; Vettore, A. och Remondino, F. (2004). Photogrammetry and<br />
Ground-based Laser Scanning: Assessment of Metric Accuracy of the <strong>3D</strong> Model of<br />
Pozzoveggiani Church, FIG, Aten<br />
Kasholm, M (2010). Försäljning Trimtec, Kista (Muntlig information, mars 04)<br />
Lantmäteriet (2010). GPS och annan mätningsteknik - GPS, Glonass och Galileo -<br />
status, www.lantmateriet.se/templates/LMV_Page.aspx?id=7361 (2010-01-<br />
20)<br />
Leica Geosystems (2007). Leica ScanStation 2 Exceptionell scanhastighet,<br />
mångsidig i särklass, www.leicageosystems.com/downloads123/hds/hds/ScanStation/brochuresdatasheet/Leica_ScanStation%202_datasheet_sv.pdf<br />
(2010-04-06)<br />
Leica Geosystems (2010a). Leica CloudWorx, www.leicageosystems.com/en/Leica-CloudWorx_60696.htm<br />
(2010-03-02)<br />
Leica Geosystems (2010b). Leica Cyclone IMPORTER 7.0, www.leicageosystems.com/downloads123/hds/hds/cyclone/brochures-<br />
datasheet/Cyclone_IMPORTER_Datasheet_en.pdf (2010-04-05)<br />
Leica Geosystems (2010c). Leica Geosystems Price List, Prislista erhållen från<br />
Rikard Evertsson, försäljare Leica Geosystems) (2010-03-17)<br />
Nationalencyklopedin (2010). Galileo, www.ne.se/galileo/1323485 (2010-01-<br />
20)<br />
Odolinski, R. och Sunna, J. (2009). Detaljinmätning med nätverks-RTK, Sinus,<br />
Nr. 3, 13-15<br />
57
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Persson, M (2008). Terrester laserskanning eller totalstation, 2008:02, Fakulteten<br />
för samhälls- och livsvetenskaper, Karlstads universitet, Karlstad<br />
Pointools (2010). Pointools. http://www.pointools.com/buy.php (2010-04-<br />
05).<br />
Photo<strong>modeller</strong> (2010). Photo<strong>modeller</strong> scanner, Cost Effective <strong>3D</strong> Scanning,<br />
www.photomodeler.com/products/pm-scanner.htm (2010-03-04)<br />
Quantapoint (2009). Quantapoint Announces Integration of <strong>3D</strong> Laser Scan Data,<br />
www.quantapoint.com/v2/wp-content/uploads/qcrevit.pdf (2010-03-22)<br />
Reshetyuk, Y (2009). Self-calibration and direct georeferencing in terrestrial laser<br />
scanning. Stocholm: Universitetsservice US AB (ISBN 978-91-85539-34-5)<br />
Strålskyddsmyndigheten (2010). Laserklasser,<br />
www.stralsakerhetsmyndigheten.se/Yrkesverksam/Laser/Laserklasser/<br />
(2010-04-06)<br />
The Laser Scanning Forum (2010). www.laserscanning.org.uk/forum/<br />
Trimble (2010). Programmet Trimble RealWorks Survey - Teknisk beskrivning,<br />
http://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document-357990/022543-<br />
12<strong>3D</strong>-S_RealWorks_TN_0907_lr.pdf (2010-03-15).<br />
Virtual Geo (2010). CloudCUBE, conceived for who carries out surveys and for<br />
designers, www.cloud-cube3d.com/CloudCUBE-conceived-for-who-carriesout-surveys-and-for-designers.html<br />
(2010-03-15)<br />
Williams, K. (2010). ClearEdge<strong>3D</strong>, Washington DC, N (Muntlig information,<br />
mars 04)<br />
58
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 1<br />
Panoramabilder<br />
Exempel på panoramabilder som togs med extern systemkamera vid varje<br />
stationsuppställning. Bilderna användes för att skapa QTVR-filer.<br />
Bild skapad vid station 1, Scanworld 2 enligt bilaga 2.<br />
Bild skapad vid station 2, Scanworld 2 enligt bilaga 3.
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 2<br />
Uppställningar och målt<strong>av</strong>lor på bottenplan i Torstuna kyrka<br />
Målt<strong>av</strong>lor är namngivna med ”hds” och är symboliserade med en liten ljusblå prick.<br />
Varje gul triangel är, som texten <strong>av</strong>slöjar, en stationsuppställning. Station 1 och 2 är<br />
skanning under dag 1 resp. 2.
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 3<br />
Uppställningar och målt<strong>av</strong>lor på läktarplan i Torstuna kyrka.<br />
Målt<strong>av</strong>lor är benämda ”hds” och är symboliserade med en liten ljusblå prick. Varje<br />
gul triangel är, som texten <strong>av</strong>slöjar, en stationsuppställning. Station 2 är skanning<br />
under dag 2.
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 4<br />
Plan skapad i AutoCAD med CloudWorx som plug-in.<br />
Planen skapades manuellt med hjälp <strong>av</strong> ett snitt ur punktmolnet. Planen<br />
kompletterades med punkter för ytterfasaden från inmätning med totalstation.Skalan<br />
är ej korrekt.
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 5<br />
Tvärsektion skapad i AutoCAD med CloudWorx som plug-in.<br />
Tvärsektionen <strong>av</strong> kyrkan skapades manuellt med hjälp <strong>av</strong> ett snitt ur punktmolnet.<br />
Skalan är ej korrekt.
EXAMENSARBETE: DIGITALA <strong>3D</strong>-MODELLER AV BYGGNADER<br />
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 6<br />
Längdsektion skapad i AutoCAD med CloudWorx som plug-in.<br />
Längdsektionen <strong>av</strong> kyrkan skapades manuellt med hjälp <strong>av</strong> ett snitt ur punktmolnet.<br />
Skalan är ej korrekt.
____________________________________________________________________<br />
Bilaga 7<br />
Begrepp och förkortningar<br />
1 Punktmoln - databas med information om ett antal punkters placering i<br />
rymden.<br />
2 Terrester - I samband med mark till skillnad från vatten.<br />
3 Projektering - Skede inom byggprocessen då handlingar tas fram som<br />
beskriver hur bygget ska utföras och hur byggnaden/anläggningen ska<br />
konstrueras.<br />
4 QTVR - Filformat för panoramabilder som på ett interaktivt sätt låter<br />
användaren utforska bilden från fotograferingsstället.<br />
5 <strong>3D</strong>-modell - Punktmoln anses i detta arbete inte vara någon <strong>3D</strong>-modell utan<br />
med <strong>3D</strong>-modell <strong>av</strong>ses en modell som består <strong>av</strong> ytor.<br />
6 BIM - ”Building Information Modeling”. En inom branschen populär<br />
benämning på ett arbetssätt där information för varje byggnadsdel kopplas<br />
till modellen.<br />
7 CAD - ”Computer Aided Design”. Datorbaserad design och konstruktion.<br />
8 Triangelmodell - Nät <strong>av</strong> trianglar i datormodell.<br />
9 RGB – additiv färgmodell som beskriver färger genom en blandning<br />
bestående <strong>av</strong> röd grön och blå.<br />
10 Snap - Funktion som finns i de allra flesta programvaror som hanterar<br />
digitala <strong>modeller</strong> för byggprojektering. Funktionen föreslår noder eller<br />
punkter på objekt (t.ex. linjer och ytor) i närheten <strong>av</strong> markören. Exempelvis<br />
om en vägg ska ritas utmed en linje kan markören ställas i närheten <strong>av</strong> där<br />
linjen börjar och då hittar snap-funktionen linjens exakta ändpunkt och<br />
placerar väggens startpunkt där ifall användaren vänsterklickar.<br />
11 DWG - ”Drawing”. AutoCADs standardfilformat är allmänt<br />
förekommande och stöds <strong>av</strong> många programvaror för byggprojektering.<br />
12 Nätverks-RTK – Ett nät <strong>av</strong> fasta referensstationer används för beräkning <strong>av</strong><br />
korrektionsdata och då erhålls en hög noggrannhet i realtid. Det är<br />
utveckling <strong>av</strong> RTK (Real Time Kinematic) där användaren bara behöver en<br />
mottagare.<br />
13 SwePos – Lantmäteriets tjänst för nätverks-RTK.<br />
14 PXY – Filformat för tredimensionella koordinater.<br />
15 ASCII - “American Standard Code for Information Interchange” är en<br />
teckenkodning för binär representation <strong>av</strong> tecken i datorer. (Källa:<br />
http://www.ne.se/ascii, 2010-04-01)<br />
16 DXF – ”Drawing Exchange Format”. Ett standardfilformat från Autodesk<br />
för kommunikation mellan AutoCAD och andra program.<br />
17 IFC – “Industry Foundation Classes”. Ett öppet och neutralt filformat som<br />
används för BIM.<br />
18 QuantaCAD från Quantapoint har inte undersökts närmare i detta arbete<br />
eftersom det upptäcktes i arbetets slutskede och det fanns ingen tillgänglig<br />
testlicens.